Crearon un dispositivo para identificar edificios en mal estado
Docentes y estudiantes de la Universidad Pontificia Bolivariana, de Medellín, crearon una forma para reconocer edificios, puentes y casas con fallas y en peligro de colapso.
Los docentes Diego León Castañeda, Julián Sierra, Vladimir Martínez y el ingeniero Johan Álvarez pertenecientes a la UPB, trabajaron en la idea de crear un aparato que permitiera reconocer fallas en las obras de arquitectura, aunque no fue fácil estos expertos de la ingeniería encontraron los elementos necesarios para adherirlos al concreto sin que generara perjuicios en la construcción.
La idea inicialmente surgió del profesor Julián Sierra, quien tras finalizar su doctorado en Alemania encontró que las estructuras aeronáuticas generalmente sufrían daños y que así mismo podían ser reparadas si se detectaba el daño a tiempo. Con este concepto pensó en crear un dispositivo que ayudara a identificar daños y deterioro en la infraestructura civil, con el fin de analizar a tiempo la posible reparación o repotenciación de las estructuras.
Según Julián Sierra, coordinador de investigación de la Escuela de Ingenierías de UPB, “la idea del proyecto es llevar la metodología que se desarrolló para el sector espacial a estructuras como puentes, túneles, edificios o algo similar”.
“Para el proyecto fue necesario el uso de nanotubos de carbono, elementos que funcionan como inclusiones dentro de diferentes tipos de material de forma que se aprovechen las propiedades resistivas de los nanotubos y así generar sensores, que finalmente son los que ayudan a diagnosticar el estado de las estructuras civiles”, explicó Diego León Castañeda, Docente de ingeniería aeroespacial de UPB.
Esta idea tuvo en cuenta a estudiantes de grupos de investigación de ingeniería aeroespacial como Johan Álvarez, para que aportaran al desarrollo del proyecto con su ingenio y creatividad. “Es una innovación que cambiará los modelos de construcción tradicionales y cambiará la vida de las personas, ya que con antelación se podrá mitigar la inseguridad de las personas, ante una estructura en mal estado o con peligro de desplomarse”, afirmó el estudiante.
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¿Como funciona el dispositivo?
Los investigadores crearon un sensor de concreto incrustando los nanotubos de carbono que pudieran adherir a la construcción sin que se causara ningún percance o cambio en la obra y que a su vez tuviera la capacidad de dar una respuesta espontánea frente a los estímulos que representan fallas en las estructuras.
“Los nanotubos de carbono se puede asociar con un espagueti que está enrollado en una lámina de carbono o grafeno, estos elementos tienen dimensiones microscópicas, en un gramo puede haber millones de nanotubos los cuales van incrustados en el concreto”, explicó Diego León Castañeda.
Una vez se encuentran los nanotubos de carbono a la pieza de concreto, “se analiza qué respuesta tiene el sensor frente a una deformación, es decir, el dispositivo mide mediante cargas eléctricas si se presenta un cambio geométrico diferente a los que lleva la estructura original en su longitud, es ahí donde se determina el daño y la gravedad del mismo”, manifestó el experto.
La tecnología se aplica solamente a estructuras civiles, aunque los investigadores han realizado pruebas en materiales aeronáuticos como las cabinas o partes de un avión, “solo que para estas pruebas se cambia el sensor de concreto por uno elaborado a base de polímeros, tienen los mismos nanotubos de carbono y cumple la misma función de identificar fallas en las estructuras”, argumentó Johan Álvarez.
A raíz de lo ocurrido con casos como Space, Bernavento y muchas otras edificaciones que se encuentran enfermas o presentan alguna alteración en su construcción, los investigadores decidieron enfocarlo para ayudar a mejorar las condiciones en que se construyen las mega obras, así se ahorran materiales, sobrecostos y genera más seguridad para los vecinos que las utilizan.
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“Estos sensores se pueden introducir en cualquier infraestructura que utilice concreto, inclusive para monitoreo de laderas, túneles, si puede sufrir algún derrumbe por movimiento telúrico, no es solamente para edificios, sino para carreteras y puentes”, comentó Castañeda.
Antes de que la infraestructura comience a fallar, los sensores determinan si está operable o no el componente ingenieril, siempre y cuando esté integrado a un sistema de control que determina cuando se presentan fallas.
Así mismo el docente añadió que “los sensores pueden evaluar el asentamiento y deformación de terrenos o cómo queda un edificio después de un terremoto, las mediciones nos ayudarán a comprender la gravedad de los daños dependiendo de la deformación, cuando este concreto supera las 80 microdeformaciones comienza a dañarse o romperse”.
Mayores retos del proyecto
Una investigación ardua que requirió varios meses de prueba, la separación de la parte teórica y la que realizó los sensores físicos, un trabajo en equipo que finalizó con la creación exacta de un modelo que es capaz de adherirse a otras edificaciones de concreto y mediante reacciones eléctricas, calcular los daños de la misma.
“Tuvimos varios inconvenientes a la hora de desarrollar los sensores, lo primero fue la dispersión de los nanotubos de carbón a la estructura de concreto, es muy complejo ya que es un elemento que se aglomera en cantidades y lo segundo es crear la mezcla entre estos elementos para crear una dispersión entre el carbono y el concreto”, señaló Diego León Castañeda.
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“Otro de los retos fue la medición de la respuesta del material frente al estímulo de las deformaciones de las estructuras, es decir, el cemento es un elemento aislante que no conduce electricidad, comienza a hacerlo cuando metemos los nanotubos de carbono, ¿cómo se miden los cambios de resistencia eléctrica de las deformaciones? era la pregunta que nos hicimos”, contó el docente.
Actualmente, el sensor se probó en una biga de concreto reforzada con acero y se comenzó a aplicar una carga a la viga, con el fin de determinar si el sensor era capaz de variar su resistencia eléctrica. “Fue un éxito, ya el paso que sigue es una transferencia más compleja que se asemeje a las construcciones actuales, simular las vigas de un edificio completo y no solo una”, asegura Johan Álvarez.
La fabricación de estos sensores es relativamente barata, alrededor de 30 dólares por sensor. “Cada sensor necesita de nanotubos de carbono que están cercanos a los 20 dólares, arena, cemento, agua y cobre para realizarlos”, explicó Diego Castañeda.
La aspiración de estos investigadores es que “esta aplicación tenga un impacto en calidad de vida de las personas, no es simplemente que quede plasmado en libros, sino que sean de utilidad para las personas”, manifestó Johan Álvarez.
Este grupo de ingenieros reconoció la ayuda de la universidad para el desarrollo de esta investigación, sin embargo hicieron un llamado a la empresa privada para que apoyen las actividades que generan desarrollo a los sectores económicos.
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Por Alexis Carrillo Puerta
alexisc@gente.com.co