Tecnología infrarroja para medir el efecto del fuego en los materiales
Investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) desarrollan un método de mediciones en el infrarrojo para analizar a distancia las propiedades térmicas y la resistencia al fuego de los materiales compuestos. Este avance tiene aplicaciones en ingeniería aeroespacial y en áreas donde la seguridad al fuego exige a los materiales “composites” aguantar altas temperaturas.
La principal dificultad que entraña medir el efecto del fuego en los materiales reside en la temperatura de la llama, que supera los 1000 ºC y enmascara la temperatura real del material. Además, otro problema que aparece es la elevada concentración de gases (CO2, H2O y otros), lo que impide captar imágenes nítidas de la muestra sometida al fuego. Para solucionarlo, los científicos de la UC3M que han desarrollado este método recurren a la medición en el espectro del infrarrojo. "Para ello, es necesario utilizar una cámara infrarroja, sintonizada espectralmente de forma adecuada para la medida de la temperatura, y un procesado de imagen que permita determinar esa medida descontando los efectos apantalladores de la llama", explica uno de los autores del estudio, Fernando López, catedrático del Departamento de Física de la UC3M.
La investigación, publicada en la revista Measurement Scientific Technology y realizada en colaboración con el Laboratorio de Sistemas de Airbus, encuentra aplicaciones en la industria aeronáutica, donde resulta esencial conocer el efecto que tiene el fuego sobre los materiales compuestos (fibra de vidrio, fibra de carbono, etc.) que se emplean en los aviones. Además, este método podría aplicarse en otros sectores donde la resistencia al fuego de materiales sea determinante, como el transporte ferroviario y terrestre o la protección contra los incendios en las viviendas.
Este método de medición cuenta con la ventaja de que se realiza sin necesidad de contacto directo con el material, de forma casi instantánea (milisegundos) y en un ambiente con condiciones severas (las llamas), allí donde otros sistemas de medición no pueden acceder, explican los investigadores. "El objeto central es medir a distancia, de forma precisa y rápida, sobre toda la superficie, incluyendo la parte oculta tras las llamas, la temperatura real de la muestra", indica el profesor. "Todo ello - añade - en función del tiempo, teniendo en cuenta la subida y decaimiento de la temperatura con el tiempo".
Otra línea de investigación actual que desarrollan estos científicos del Laboratorio del Infrarrojo (LIR) de la UC3M es la que permite la medida a distancia de los parámetros termodinámicos de los materiales (emisividad, difusividad, coeficientes de conductividad y calor específico), mediante un análisis infrarrojo de la imagen. Además, también están estudiando en la actualidad la manera de emplear su capacidad para detectar los defectos subsuperficiales, ocultos a la vista, que pueden generarse en el material por la acción del fuego o por cualquier otra causa.
Medir la temperatura en presencia de llamas que son muy "sucias", desde el punto de vista de que sus subproductos, tiene una fuerte componente de infrarrojo de absorción y emisión que debe ser descontada de forma muy precisa, según los investigadores. Esta tecnología se enmarca dentro de los métodos espectrales, en los que el LIR-UC3M se especializa, es decir, aquellos que se basan en propiedades que dependen de la longitud de onda.
La principal dificultad que entraña medir el efecto del fuego en los materiales reside en la temperatura de la llama, que supera los 1000 ºC y enmascara la temperatura real del material. Además, otro problema que aparece es la elevada concentración de gases (CO2, H2O y otros), lo que impide captar imágenes nítidas de la muestra sometida al fuego. Para solucionarlo, los científicos de la UC3M que han desarrollado este método recurren a la medición en el espectro del infrarrojo. "Para ello, es necesario utilizar una cámara infrarroja, sintonizada espectralmente de forma adecuada para la medida de la temperatura, y un procesado de imagen que permita determinar esa medida descontando los efectos apantalladores de la llama", explica uno de los autores del estudio, Fernando López, catedrático del Departamento de Física de la UC3M.
La investigación, publicada en la revista Measurement Scientific Technology y realizada en colaboración con el Laboratorio de Sistemas de Airbus, encuentra aplicaciones en la industria aeronáutica, donde resulta esencial conocer el efecto que tiene el fuego sobre los materiales compuestos (fibra de vidrio, fibra de carbono, etc.) que se emplean en los aviones. Además, este método podría aplicarse en otros sectores donde la resistencia al fuego de materiales sea determinante, como el transporte ferroviario y terrestre o la protección contra los incendios en las viviendas.
Este método de medición cuenta con la ventaja de que se realiza sin necesidad de contacto directo con el material, de forma casi instantánea (milisegundos) y en un ambiente con condiciones severas (las llamas), allí donde otros sistemas de medición no pueden acceder, explican los investigadores. "El objeto central es medir a distancia, de forma precisa y rápida, sobre toda la superficie, incluyendo la parte oculta tras las llamas, la temperatura real de la muestra", indica el profesor. "Todo ello - añade - en función del tiempo, teniendo en cuenta la subida y decaimiento de la temperatura con el tiempo".
Otra línea de investigación actual que desarrollan estos científicos del Laboratorio del Infrarrojo (LIR) de la UC3M es la que permite la medida a distancia de los parámetros termodinámicos de los materiales (emisividad, difusividad, coeficientes de conductividad y calor específico), mediante un análisis infrarrojo de la imagen. Además, también están estudiando en la actualidad la manera de emplear su capacidad para detectar los defectos subsuperficiales, ocultos a la vista, que pueden generarse en el material por la acción del fuego o por cualquier otra causa.
Medir la temperatura en presencia de llamas que son muy "sucias", desde el punto de vista de que sus subproductos, tiene una fuerte componente de infrarrojo de absorción y emisión que debe ser descontada de forma muy precisa, según los investigadores. Esta tecnología se enmarca dentro de los métodos espectrales, en los que el LIR-UC3M se especializa, es decir, aquellos que se basan en propiedades que dependen de la longitud de onda.
19/12/2011 - SINC
No hay comentarios:
Los comentarios nuevos no están permitidos.