Imagínese poder comprobar la integridad estructural de un avión, barco o puente, sin tener que desmontarlo ni retirar ningún material para realizar pruebas, lo que podría comprometer aún más la estructura. Esa es la promesa de una nueva técnica basada en láser que los químicos están desarrollando para revelar daños ocultos en metales.

Los investigadores presentarán su trabajo hoy en la 253ª Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química Estadounidense (ACS).

"Los metales a menudo están sujetos a esfuerzos mecánicos o fatiga que pueden debilitarlos estructuralmente, pero no puedes decir eso con solo mirarlos, "James E. Patterson, Doctor., dice.

Un ejemplo del mundo real es un avión de la Fuerza Aérea de EE. UU. Que se volcó involuntariamente durante el vuelo, una hazaña para la que no fue diseñado. La maniobra superó las especificaciones para la tolerancia al estrés del avión, Patterson dice:pero no había forma de saber si la inversión realmente había dañado los componentes lo suficiente como para causar que el avión se estrellara durante un vuelo futuro. Así que todo el avión multimillonario tuvo que ser desguazado.

"Ahí es donde entran las pruebas no destructivas, "dice Patterson, que está en la Universidad Brigham Young. NDT, como se le conoce ya es una industria de miles de millones de dólares, él nota. Las técnicas actuales para inspeccionar materiales sin dañarlos incluyen imágenes de rayos X, que puede detectar grietas microscópicas en metales. Pero el método es caro requiere protección contra los rayos X y es difícil de adaptar para su uso en el campo. Otras técnicas de END dan resultados equívocos y requieren técnicos altamente capacitados, él dice.

En cambio, su equipo se basa en un método espectroscópico conocido como segunda generación armónica (SHG), que altera la longitud de onda de la luz. Uno de los estudiantes graduados de Patterson, Shawn Averett, se dio cuenta de que la técnica podría adaptarse para buscar signos de daño interno en los metales. Averett y los estudiantes universitarios Scott D. Smith y Alex Farnsworth están trabajando con Patterson en el proyecto.

Empiezan por hacer brillar una luz láser verde sobre una muestra de metal. A través de SHG, el metal convierte parte de la luz entrante en luz ultravioleta, que rebota del metal junto con la luz verde restante. "La cantidad de conversión depende de las propiedades del metal, y si esas propiedades han cambiado por algún tipo de estrés, podemos detectar que en la luz convertida, Patterson explica. Las pruebas realizadas hasta la fecha indican que la técnica podría distinguir entre las piezas metálicas que aún están intactas y las que se han dañado de forma irreversible y necesitan ser reemplazadas. Los investigadores dicen que su método es más sensible que las técnicas NDT existentes y, por lo tanto, podría dar una advertencia anticipada del peligro. .

Con algunas mejoras adicionales, el método podría tener aplicaciones en la industria aeroespacial, donde las piezas del avión se reemplazan rutinariamente después de una cierta cantidad de uso para evitar fallas catastróficas, Dice Patterson. El programa de reemplazo se basa en el rendimiento promedio de varios de los mismos componentes, en lugar de la condición real de ese componente individual. El método SHG podría usarse para verificar si un componente en particular está realmente desgastado o aún tiene vida útil, lo que lleva a un ahorro de tiempo, dinero y material.

El equipo de Patterson también está explorando aplicaciones con la Marina de los EE. UU. La aleación de aluminio / magnesio utilizada en los buques de la Armada puede sufrir una corrosión invisible con graves consecuencias. "Hay historias de alguien que camina por una plataforma de metal y se para en el lugar equivocado, y un gran trozo cayendo a la cubierta de abajo, ", dice." Las grietas también se forman en las paredes. Y una vez que se forman grietas visibles, a menudo es demasiado tarde para revertir el daño ".

Los investigadores esperan desarrollar su técnica en un sistema portátil que indique si un objeto escaneado está en buen estado. "En principio, Podrías andar con una varita y algo de fibra óptica y escanear grandes áreas de un barco en busca de daños ocultos. ", Dice Patterson. Otras estructuras potenciales que podrían evaluarse con la tecnología incluyen oleoductos, componentes de construcción y puentes.