Parches inteligentes para reparar estructuras deterioradas

Disponible en:Medellín2 oct. 2017

 

 
Docentes de la UPB adelantan investigaciones con el propósito de fabricar parches inteligentes que permitan la reparación y monitoreo de estructuras

 

Agencia de Noticias UPB - Medellín. Docentes de la Universidad Pontifica Bolivariana adelantan investigaciones con el propósito de fabricar parches inteligentes que permitan la reparación y monitoreo de estructuras. Un aporte desde la ciencia a partir de grupos de investigación ingeniería aeroespacial y en nuevos materiales.

 

Los científicos desarrollaron un material que permite ser implementado en reparaciones estructurales y que a la vez, funciona como un sensor que permite monitorear la integridad de la reparación y de la estructura.

 

El material se usa en la fabricación de parches para reparaciones estructurales que los investigadores llamaron “Nanoparches”. Estos están fabricados en resinas orgánicas dopadas con nanotubos de carbono y reforzadas con fibra de vidrio o carbono. Estos nanoparches pueden ser utilizados para reforzar columnas o vigas agrietadas permitiendo monitorear el rendimiento de la reparación a lo largo del tiempo.

¿Qué es un nanotubo de carbono?

Los nanotubos de carbono son elementos muy pequeños pero resistentes que mejoran las propiedades mecánicas de los materiales poliméricos y les otorgan semi-conductividad, generando el fenómeno de “piezoresistividad”, que se refiere a una relación entre la deformación y la conductividad eléctrica del material, es decir, cuando el material se deforma, su conductividad eléctrica cambia en función de dicha deformación.

 

 
Los nanoparches podrán monitorear y reparar estructuras deterioradas

Nanotubos de carbono

 
 Los nanoparches pueden ser utilizados para la reparacón de edificios de interés social e histórico

Por tanto, en combinación con las resinas de polímeros orgánicos permiten la creación de un material inteligente que actúa como sensor y restaurador a través de una composición homogénea desarrollada en una sonicadora de lanza, máquina que vibra a una alta frecuencia con baja amplitud dispersando los nanotubos en las resinas.

El profesor e investigador Julián Sierra Pérez explica que

 

Normalmente se tendrían que hacer dos cosas: reforzar la estructura y adicionalmente instalar sensores para medir cómo se comporta la reparación, la idea es que con el “Nanoparche” se cumplan las dos funciones simultáneamente, obteniendo una nueva solución a las problemáticas de deterioro que presentan las edificaciones. Estamos desarrollando una prueba a escala reducida en una viga reforzada con uno de estos parches y estamos monitoreando la integridad de la reparación”

 

Los Nanoparches impulsan obras modernas más eficientes y seguras, además permiten preservar estructuras que son patrimonio cultural y social. Al respecto, el investigador comenta que

 

En la ciudad hemos tenido algunos incidentes con estructuras, antiguas, por ejemplo, que se podrían reforzar con estos “nanoparches” y medir en tiempo real cómo se comporta la edificación, si hay riesgo, si se requiere otra intervención o evacuación”

 

En su doctorado, el profesor Sierra trabajó en el desarrollo de técnicas enmarcadas dentro de la metodología llamada Monitoreo de Salud Estructural o SHM, por sus siglas en inglés, centrando su atención en técnicas basadas en reconocimiento de patrones en el campo de deformaciones mediante sensores de fibra óptica. Aplicó estas técnicas al monitoreo de estructuras aeroespaciales.

Conoce nuestros posgrados

Gracias al trabajo en conjunto con el Dr. Vladimir Martínez quien obtuvo una patente UPB relacionada con la producción de nanotubos de carbono, se formuló este trabajo. En el proyecto participan estudiantes de pregrado y posgrado de la escuela de ingenierías de la UPB. “Ejecutamos un proyecto propio, le aplicamos a estos materiales las metodologías basadas en reconocimiento de patrones, siendo eso lo novedoso”, concluyó Julián.

Construcción con nanoparches

Los “Nanoparches”, como método de reparación y monitoreo, contribuyen con los factores de seguridad que debe cumplir una estructura para ser considerada segura. Por sus características especiales de resistencia, este material inteligente se convierte en una herramienta para prevenir, reparar y supervisar el estado de múltiples edificaciones, generando mejorías estructurales y beneficios sociales. 

Por Juan Pablo Escobar - Agencia de Noticias UPB, Escuela de Ingenierías

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