Por Rodolfo Petriz. Fotos: Pablo Carrera Oser.

Al romperse o deformase, los materiales se fatigan: comienza  a cambiar su estado de tensiones; se acomodan. Este proceso se hace “a borbotones”, generando ondas elásticas que se propagan y, eventualmente, salen a la superficie. Pero todo eso sucede “en silencio” para el oído humano, ya que es de la frecuencia del ultrasonido. “No llegué acá de manera premeditada… Estaba buscando un tema que me permitiera relacionar y aplicar mis conocimientos en física, matemática y materiales y encontré un mundo maravilloso”, confiesa la doctora en Ciencias Físicas Rosa Piotrkowski, que desde 1996 se dedica a investigar la técnica de emisión acústica, una variedad de ensayo no destructivo que permite detectar daños en distintos tipos de materiales y estructuras.

Docente asociada de Matemática Aplicada en la ECyT, Rosa además dirige el proyecto de investigación Detección, identificación y modelización de daño en materiales y estructuras mediante análisis de señales de emisión acústica, que realizan en conjunto la UNSAM y el Grupo de Ondas Elásticas de CNEA.

En general, explica la especialista, los ensayos no destructivos son pruebas que se aplican a los materiales para conocer en qué estado se encuentran sin necesidad de alterarlos. Algunos permiten detectar solamente daños superficiales; otros como el ultrasonido, las radiografías industriales o la emisión acústica pueden ir más allá y brindar valiosísimos datos sobre del interior de las estructuras analizadas. Así, la técnica de emisión acústica permite detectar la presencia de esas ondas e ir monitoreando en tiempo real y “paso a paso” la salud de construcciones, estructuras o herramientas. Gracias a ello, es posible encontrar fallas incipientes antes que puedan producirse roturas desastrosas. “Si el daño es una fractura que está inmóvil, no hay emisión de ondas. En esos casos se utilizan otros métodos como el ultrasonido: un dispositivo envía, como lo indica su nombre, ondas de ultrasonido que luego de ser reflejadas por las estructuras son utilizadas para crear una imagen”, detalla.

¿Cómo funciona la emisión acústica?

Cada material, dependiendo del mecanismo de daño que está sufriendo, emite una onda de mayor o menor intensidad y de distinta frecuencia. De lo que se trata es de determinar, en razón del material, el tipo de onda correspondiente a los distintos procesos de daño que puedan tener lugar, como nucleación y propagación de fracturas, movimiento de dislocaciones, de cohesión, etc.

¿Y eso cómo se logra?

Conociendo el “idioma” de cada material, qué ruido hace y cuáles son sus parámetros. Para ello hay que aprender a descifrar la señal que captan los detectores. A la señal, que es un tipo de ruido difuso, hay que extraerle parámetros claros y concisos que nos permitan determinar con precisión la localización de las fuentes, la velocidad de las ondas, y los mecanismos de  daño que están ocurriendo. Y esto es algo que no puede hacerse de forma universal, hay que operar en el laboratorio con ensayos controlados sobre cada material para poder luego poder instrumentar esta técnica en situaciones reales fuera de la mesa de experimentación.

¿Cómo se extraen esos parámetros?

Con métodos matemáticos de alta precisión. Utilizamos una herramienta para el análisis de señales conocida como “transformada wavelet”, la cual se obtiene haciendo una integral a partir de las señales recibidas. Este procedimiento realizado sobre las señales  permite limpiarlas extrayendo con mucha precisión las bandas de frecuencia de ultrasonido que nos interesan. Estas bandas luego son asignadas a los distintos mecanismos de daño, por comparación con observaciones sobre el material dañado.

Desde 1996 la UNSAM viene trabajando en diferentes proyectos. ¿Sobre qué tipo de materiales están ensayando ahora?

Junto a investigadores de la Universidad de Granada, España -quienes a raíz de publicaciones conjuntas que aparecieron en medios especializados me invitaron en el 2006 atrabajar un año allá y con los cuales continuamos colaborando a lo largo de estos años-, y con tesistas de la Universidad de Buenos Aires, estamos analizando los resultados de experimentos a escala sobre una losa de cemento armado puesta sobre pilares. La sometemos a un diagrama de aumento de velocidad que simula un terremoto y analizamos como se daña y que intensidad de aceleración soporta, con vistas a mejorar las construcciones antisísmicas.

¿Se puede hacer un dispositivo para que una persona con conocimientos técnicos pueda realizar las mediciones in situ?

Por supuesto, de hecho existen esos equipos. Pero primero hay que hacer los estudios científicos y luego darles las pautas a los técnicos.

¿Cuál es el campo de aplicación de esta técnica?

El abanico es amplio, se puede aplicar a edificios, distintos tipos de estructuras como puentes, grandes contenedores, depósitos de combustible, vasijas de reactores nucleares, caños para oleoductos o herramientas de uso industrial. Incluso ahora se está intentando probarla, aunque es una aplicación en la que todavía hay mucho por investigar, en zonas de montaña para la detección de parámetros precursores de catástrofes geológicas, como erupciones volcánicas.

¿Cómo son los estudios en montañas?

Hay indicios de que cuando está por ocurrir una erupción volcánica o un terremoto, toda la roca cambia el estado de tensiones un tiempo antes de que se produzca. La idea es analizar esos cambios de tensiones utilizando la emisión acústica. Para ello se colocan sensores a poca profundidad en zonas de actividad sísmica ya que, aunque las ondas se atenúan y se dispersan, igual llegan a la superficie. Si bien poder llegar a predecir terremotos con este método es algo muy lejano todavía a nuestras posibilidades, es una idea con la que vale la pena  trabajar.