EMAT technology for Non Destructive testing is an important method for materials testing in several industries. In EMAT tools, a key issue is the EMAT coils design and implementation. Depending on the type of inspection, the coil type should be selected, and then, its dimensions should be calculated. This paper describes a methodology to select, design and implement EMAT coils based on Lorentz Force for applications such as thickness measurement and crack detection. Unlike previous works that focus on a single coil topology, this study integrates coil selection, dimensional design, COMSOL-based radiation-pattern simulation and experimental validation within a single workflow. Four Lorentz-force coil designs are covered: PCB spiral (CSPCB), 3D-printed spiral (CS3D), PCB meander-line (CMPCB) and 3D-printed meander-line (CM3D). Key design parameters are explicitly addressed: number of turns N, outer and inner radii R and $r_0$, track width w and spacing s for spiral coils, and meander length and inter-trace distance for meander-line coils. Simulation verification is performed in COMSOL Multiphysics by evaluating the von Mises stress along a semicircular path around the coil to obtain the angular radiation pattern. Experimentally, polar radiation patterns are measured at 500 kHz, 1.9 MHz and 4 MHz on a steel specimen, matching the simulation frequencies, with maximum amplitudes of 32.2, 46.4, 47.9 and 10.6 mV for CSPCB, CS3D, CMPCB and CM3D, respectively, showing consistent agreement between simulated and measured lobe shape and directivity. This work also uses an analogy with radio frequency antennas to better understand the operation of coils through the concept of radiation patterns, in this case in solid materials such as steel.

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.