Esta es la destacada investigación de un ingeniero caleño que puede predecir daños estructurales y prevenir catástrofes

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Esta es la destacada investigación de un ingeniero caleño que puede predecir daños estructurales y prevenir catástrofes

Agosto 20, 2019 - 12:21 a.m. Por:
Elpais.com.co
Ingeniero

Uno de los fines de la ingeniería, es predecir, con el propósito de prevenir daños catastróficos, obrando en el debido tiempo con el cambio de piezas o componentes de máquinas. Se podría decir que la predicción es la manera más precisa de cómo se une la ingeniería a un natural propósito humano.

De hecho, todos los seres humanos hacemos predicciones, por ejemplo, cuando levantamos los ojos hacia el cielo y notamos nubes espesas y oscuras, conceptuamos que va a llover. Esta predicción, como puede entenderse, es completamente intuitiva y no se basa en ningún modelo preciso o matemático.

Asimismo, podría aseverarse, por ejemplo, que si un vehículo se desplaza desde Cali hacia Tuluá, esta ciudad sería alcanzada en aproximadamente 1.5 horas, en virtud que se encuentra a 92.5 kilómetros. Esta predicción está basada en un modelo fisicomatemático simple, según el cual, tiempo es igual a espacio sobre velocidad (t=e/v).

Así como en el mundo humano hay muchas patologías o enfermedades, en el industrial existen otros males equiparables: el desgaste, la corrosión y la fatiga. Las dos primeras, son claramente manifiestas, se dejan ver, inclusive se conoce sobre sus formas esenciales y evolutivas, a tal punto que hoy por hoy se hace predicción sobre ellas, evitando o por lo menos moderando el carácter catastrófico de sus efectos nocivos o de daño progresivo.

Desafortunadamente, no pasa lo mismo con la fatiga. Esta patología industrial, presente quizás en todo tipo de material existente y específicamente en los metales, no es expresa, lo que no quiere decir que no exista. Esto deriva en problemas para la ciencia y la tecnología, cuando se trata de predecir su comportamiento.

“Desde 1960 hasta nuestros días, a partir de la investigación del más alto nivel, se han propuesto en el mundo entero muchas formulaciones de predicción, pero con una sanción social y académica de regular aceptación”, asegura Ramiro Catacolí Pereira, ingeniero mecánico, Ph.D en ingeniería de materiales de la Universidad del Valle, quien realizó el trabajo de grado denominado “Predicción de la vida a la fatiga de los aceros soldados en función de su ductilidad y resistencia”.

También, el profesional precisa que “mi trabajo es el resultado de casi cuarenta años de investigación aplicada, con academia y docencia en ingeniería mecánica e ingeniería de materiales, haciendo siempre desde la tecnología, una muy fina observación hacia la ciencia”.

El valor diferenciador de esta investigación es que se basa en observar y medir el fenómeno de fatiga en los metales, exactamente en los aceros, en su escala atómica”, explica Catacolí Pereira.

Asimismo, el ingeniero expone que “cuando a uno se le pierde algo en la oscuridad, hay que traer luz para poder buscarlo, o sino, se debe buscar a tientas y lo que nunca se debe hacer, es ir a buscarlo en otro sitio, justificándose en el solo hecho, que allí haya luz. En dicha condición, quien está buscando, va a encontrar algo, pero diferente”.

Varios investigadores han trabajado para este propósito, basándose en un modelo que compendia, de la mejor forma, el comportamiento mecánico de los aceros, este es la ecuación de Coffin & Manson + Basquin.

Para efectos de ilustración, el fundamento de esta investigación es muy similar al fenómeno de concepción de la vida humana.

En el contexto científico actual se destacan dos lecturas diferentes del término “concepción”. Una corriente lo interpreta como el momento de encuentro entre el óvulo y el espermatozoide, durante el cual se genera una nueva célula, el cigoto, considerado a partir de ese momento un organismo humano completo que alberga las instrucciones necesarias en su ADN para su posterior desarrollo. Y la otra, la interpreta como el momento de implantación del óvulo fecundado en el útero, momento en que el cigoto se conecta con el sistema circulatorio materno y accede a las hormonas y demás elementos necesarios para su desarrollo. (Corte Interamericana de Derechos Humanos).

En cualquiera de las dos definiciones de “concepción”, claro es que el cigoto cuenta con toda la información ADN para su ulterior desarrollo, allí quedan definidas las bases del ser humano que se debe gestar, ulteriormente se desarrollaran en el útero, la cabeza, el tronco, las extremidades y todos los órganos.

“Comparado con nuestra investigación para los aceros, al formarse desde el líquido metálico en alta temperatura, la forma más ínfima de sólido, queda definida también como el “cigoto”, toda la información “ADN” del acero y posteriormente y a más baja temperatura, en un supuesto “útero” del metal, se formarán los microconstituyentes metálicos de este material (en lugar de todos los órganos de un ser humano)”, puntualiza el ingeniero Ramiro Catacolí Pereira.

Las razones de cambio de la formación, de los aludidos microconstituyentes del acero, versus la rigidez y la plasticidad de este material, constituyen las constantes de fatiga, las mismas que usadas en el modelo matemático: Ecuación de Coffin & Manson + Basquin), definen predictivamente, como información “ADN” del acero, su vida en fatiga.

La investigación desarrollada en el mundo entero, ha logrado la comprensión fenomenológica de la fatiga en el nivel atómico. Sin embargo, el nivel predictivo alcanzado conjuntamente por el estado del arte propiamente dicho, no muestra ningún principio de relación con tal nivel de comprensión, ¿por qué? Quizás por la imposibilidad de cuantificar el comportamiento del fenómeno, en la misma escala que sucede. Suele pasar que, de los fenómenos nanométricos, más ínfimamente pequeños, así como de los macrométricos o cósmicos, más inmensamente grandes, solo se conocen sus efectos y casi siempre, solo a través de ellos, con recursos tecnológicos conocidos y basado en fenómenos semejantes bien conocidos y bien cuantificados, se puede acceder indirectamente y predecir el aspecto desconocido de una experiencia específica.

Consecuente con lo anterior, esta investigación se basó en una comparación termodinámica de un fenómeno predominantemente dinámico (fatiga), con su similar térmoquímico (solidificación y transformación alotrópica de los aceros), en la base más íntima que se pueda concebir (escala atómica).

El daño por fatiga en escala atómica está gobernado por el flujo plástico irreversible y la solidificación, a su vez, está direccionada por la difusión atómica de masa.

Así entonces, estos dos fenómenos equiparados en esta investigación, solo se hace plausible, gracias a un maravilloso campo de la termodinámica, denominado, ‘Los estados correspondientes’. El fin último, se materializa, obteniendo las constantes de fatiga de la ecuación de Coffin & Manson + Basquin, en el campo de la solidificación de los aceros, para usarlas luego en el campo dinámico del mismo material; a fin de predecir finalmente, su vida en fatiga.

Este trabajo académico, más allá del aporte per se, propone una novedosa forma de investigación, cuando se trata de conocer para transformar, los universos infinitamente más pequeños o los similares, inmensamente más grandes.

Se deja también así, una constancia de propiedad intelectual, ya que se pretende de aquí en adelante, patentar internacionalmente este descubrimiento, al tiempo de someterlo a la consideración de la comunidad científica internacional.
Conoce más en http://www.controltecltda.com/

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