Ingeniería

Nuevos sensores para detectar la fatiga estructural de los materiales

(NC&T) Comunicándose inalámbricamente vía Internet hasta los ingenieros ubicados en cualquier parte del mundo, los sensores insertables, desarrollados por MicroStrain, una pequeña empresa de Williston, Vermont, EE.UU., ayudada por la Fundación Nacional para la Ciencia (NSF), están revelando cómo responden al uso diario objetos tan diversos como la Liberty Bell (Campana de la Libertad), enormes vehículos empleados en minería, e incluso rodillas humanas.

Supervisando los niveles de tensión y rastreando los efectos acumulativos de la fatiga, el objetivo final de los investigadores es lograr abandonar el sistema casi universal de "reemplace este componente al llegar a tal fecha", con un enfoque más inteligente, basado en la experiencia de la operación real de éstos, al ser sometidos a cargas.

En una de las primeras pruebas importantes de su tecnología, los ingenieros responsables del proyecto examinaron la maltrecha Campana de la Libertad usando sus sensores especiales, dispositivos que pueden medir tensiones tan sutiles como de hasta millonésimas de metro.

El personal técnico que tiene a su cuidado la Campana de la Libertad está considerando ahora valerse de la última generación de sensores, capaces de recolectar más datos con mayor sensibilidad y sin necesidad de utilizar baterías, ya que tales sensores podrían informarles sobre la exposición diaria que la carismática campana soporta. El conjunto de los datos suministrados de modo continuo guiaría las decisiones futuras sobre cómo se exhibirá la Campana y ayudará a impedir un mayor deterioro de su masiva pero frágil estructura.

Detectores fatiga de materiales
La tecnología de sensores inalámbricos de MicroStrain para medir tensiones en los materiales. (Foto: MicroStrain, Inc.)
A una escala mucho mayor, los sensores y transmisores de última generación están ahora montados en vehículos usados en la construcción y las instalaciones mineras. MicroStrain ha instalado en cinco excavadoras un total de 60 sensores para medir la tensión en las uniones soldadas y ayudar así a predecir la vida restante de los componentes. Como en el caso de la Campana, los sensores miden las tensiones mientras los transmisores envían la información de modo inalámbrico a los ordenadores.

La misma lógica se aplica al cuerpo humano. MicroStrain incorporó un transmisor inalámbrico en una rodilla artificial destinada no sólo a reemplazar estructuras dañadas, sino también a grabar y transmitir los datos sobre las tensiones que la rodilla experimenta cada día. La rodilla artificial ya se implantó con éxito en una persona. El sistema no sólo incorpora el transmisor inalámbrico, sino también un dispositivo de suministro de energía que no requiere utilizar baterías internas.

Desde entonces, MicroStrain ha desarrollado un sistema alimentado externamente para supervisión con 12 canales, que los cirujanos han implantado en cuatro pacientes durante los últimos dos años. Ahora, además de obtener los datos de la compresión, los sensores están tomando otra información, la cual ha de acabar conduciendo a la próxima generación de implantes ortopédicos.


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