El uso de la imagen ultrasónica para evaluar estructuras y materiales cementicios va en aumento a la vez que la capacidad de inspección, procesamiento y almacenamiento de la información. Entre las múltiples representaciones y formas de generar esa imagen, en esta tesis se ha optado por estudiar la capacidad de la imagen generada mediante tomografía ultrasónica en transmisión basadas en medidas de atenuación y velocidad para localizar, detectar y estimar los materiales más comunes embebidos en hormigón, como pueden ser refuerzos o huecos, tanto naturales como artificiales. El hormigón es un material heterogéneo, esto hace que las ondas ultrasónicas tengan una propagación compleja, en la que diferentes fenómenos físicos, como la reflexión, la difracción, la dispersión y la conversión de modo interactúan de tal manera que pueden enmascarar la información relevante sobre las estructuras embebidas. Se han realizado simulaciones numéricas donde se estudia este fenómeno. Asimismo, se han fabricado un conjunto de probetas de hormigón a las que se les han embebido barras cilíndricas y tubos de diferentes materiales y tamaños, cubriendo un amplio rango de impedancias acústicas que son representativas de los materiales más comunes encontrados en el hormigón. Las señales ultrasónicas experimentales se han obtenido mediante la utilización de un sistema portátil de inspección tomográfica, que tiene como ventaja necesitar únicamente dos transductores ultrasónicos para realizar las inspecciones. Este sistema es una de las aportaciones de esta tesis. Finalmente, las posiciones y los diámetros de las inclusiones han sido detectados y estimados utilizando técnicas de segmentación de imágenes tomográficas. La precisión de estas mediciones depende de la diferencia de impedancias acústicas entre el hormigón y el material embebido así como del diámetro de las inclusiones.