Al igual que un médico utiliza un ultrasonido para examinar el interior del cuerpo humano, un ingeniero estructural necesita herramientas para inspeccionar el interior de bloques de concreto. Sin embargo, las opciones disponibles hasta ahora han sido bastante limitadas en efectividad.
El concreto, compuesto por una variedad de materiales como piedra, arcilla, tiza, pizarra, mineral de hierro y arena, dispersa las ondas sonoras normales, dificultando la obtención de imágenes claras.
Recientemente, científicos de Japón y Estados Unidos han colaborado para desarrollar un sistema que permite identificar defectos internos en edificios y puentes de concreto sin necesidad de destruir su estructura.
Los miembros del equipo han explicado en un comunicado de prensa que su método consiste en enviar ondas sonoras al material y capturar las ondas que rebotan para crear imágenes de lo que hay en el interior, similar a un ultrasonido.
«En nuestro enfoque, la onda ultrasónica es de banda ancha, utilizando una amplia gama de frecuencias ultrasónicas en lugar de operar alrededor de una frecuencia fija», mencionó el profesor Yoshikazu Ohara de la Universidad de Tohoku en Japón.
«El receptor es capaz de aceptar un rango aún más amplio de frecuencias. Al adaptar automáticamente la frecuencia al material, nuestro sistema mejora el contraste entre los defectos y el material de fondo en el concreto», agregó.
Para llevar a cabo este desarrollo, la Universidad de Tohoku colaboró con el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México y la Universidad de Texas A&M.
Uno de los principales desafíos es que es difícil saber qué frecuencias de ondas sonoras sobrevivirán al viajar a través del concreto, ya que diferentes materiales pueden interferir con diferentes longitudes de onda.
Para manejar esta incertidumbre, el equipo utilizó dos dispositivos: uno para generar un amplio rango de frecuencias para enviar al material y otro, llamado vibrómetro, para capturar las ondas que salen.
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El sistema, descrito en la revista Applied Physics Letters, puede manejar una amplia gama de frecuencias, lo que significa que incluso si las ondas ultrasónicas son dispersadas por materiales en el concreto, aquellas que logran pasar son aún detectadas, sin importar en qué frecuencia estén.
«Como el concreto filtra ciertas frecuencias, el vibrometro láser Doppler simplemente captura las frecuencias que quedan», explicó el profesor Ohara. «A diferencia de los sistemas convencionales, no tenemos que cambiar transductores o ajustar la frecuencia de antemano. El sistema se adapta automáticamente».
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El resultado es una imagen 3D de alta resolución del defecto y su ubicación en el concreto.
Para un planificador de reparaciones o un técnico de campo, esto proporciona información ‘concreta’: qué tan profundo está el defecto desde la superficie, cuán grande es y cómo se extiende en tres dimensiones, facilitando la planificación de reparaciones de manera más eficiente.
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