Un proyecto de la UE aplica un análisis pionero de materiales mediante ondas
Según explicó el coordinador del proyecto MUSAL (Multi-scale modelling of waves of porous media with applications to acoustic control and biomechanics), el profesor Graham Rogerson de la Universidad de Keele (Reino Unido): «Hay materiales que pueden presentar una estructura interna muy compleja. Un buen ejemplo son los medios porosos heterogéneos, un tipo de material que contiene huecos, que es una característica importante. El hueso humano es un tipo natural de esos materiales». Para responder a determinados requisitos de la industria se han sintetizado materiales porosos heterogéneos que pueden servir, por ejemplo, como materiales aislantes del ruido. «Los medios heterogéneos no se comportan como los sólidos homogéneos —añadió Rogerson—. Gracias a que se conocen sus sorprendentes efectos, se ha podido diseñar y construir nuevos dispositivos de ingeniería. Por ejemplo, absorbentes acústicos, transductores ultrasónicos y transmisores para los sectores aeroespacial y de la automoción». Un retrato de identificación El proyecto MUSAL, de dos años de duración, dio comienzo en 2015 con el propósito de evaluar la aplicación de la modelización de ondas elásticas a medios heterogéneos, y también si esa técnica se puede ampliar para prever con precisión y eficacia el comportamiento y las propiedades de determinados materiales. Una ventaja fundamental es que los datos reunidos sobre las ondas se pueden interpretar y evaluar sin necesidad de un análisis invasivo. «La modelización de la propagación de ondas en medios heterogéneos podría ser muy beneficiosa para la ingeniería mecánica y civil, por ejemplo, porque ofrece un medio no destructivo de analizar materiales y estructuras», declaró Rogerson. Los patrones de las ondas representan una especie de «retrato de identificación» que es exclusivo de cada material. Cuanto mayor sea el rango de frecuencias que se puede explorar, más exacto será el «retrato». Al ampliar ese rango, el proyecto MUSAL ha ofrecido la posibilidad de detectar variaciones diminutas en la microestructura de un material y de crear nuevos métodos más precisos de diagnóstico acústico. «Hasta la fecha había numerosos métodos teóricos de propagación de ondas en medios heterogéneos que solo eran aplicables a casos muy limitados —informó Rogerson—. Nosotros hemos creado nuevos modelos teóricos que son aplicables en una gama de frecuencias más amplia». Aplicaciones industriales Durante el proyecto se encontraron soluciones para varios ejemplos específicos. Entre los usuarios finales posibles destacan los ingenieros, que pueden utilizar de forma directa la metodología del proyecto para diseñar nuevos tipos de materiales y dispositivos destinados a distintas aplicaciones en la industria, la medicina y la geofísica. En biomecánica, por ejemplo, es posible modelizar tejido vivo (como hueso) con medios porosos. La Agencia Ejecutiva de Consumidores, Salud, Agricultura y Alimentación de la UE calcula que el 22 % de la población de la UE sufre problemas prolongados en músculos, huesos y articulaciones, situación que provoca importantes problemas sociales y económicos. «En todo el mundo, muchas personas padecen osteoporosis, una enfermedad ósea progresiva que se caracteriza por un declive de la masa y la densidad de los huesos —informó Rogerson—. Dado que la osteoporosis en sí misma no presenta síntomas, tiene una gran dificultad detectar las estructuras óseas con pruebas no invasivas». MUSAL ha demostrado que existe una relación directa entre la velocidad de las ondas y la densidad ósea. Este hecho tal vez pueda aprovecharse para detectar la osteoporosis en una etapa inicial, lo que ayudaría a ralentizar o incluso detener la progresión de la enfermedad interviniendo en ella y tratándola de manera temprana. «Los resultados que se han obtenido y las metodologías que se han establecido podrían tener consecuencias muy amplias en la detección y el seguimiento de varias afecciones crónicas de los huesos y las articulaciones», aseguró Rogerson. El estudio de la propagación de las ondas en medios porosos también podría ser importante para las exploraciones geológicas. Comprender mejor de qué manera influye la textura interna de suelos y rocas en las características del desplazamiento de las ondas elásticas podría ayudar a elaborar métodos nuevos y fiables para la detección de reservas de hidrocarburos. Una vez más, esto pone de relieve las profundas consecuencias que puede tener la labor pionera relacionada en el seno del proyecto MUSAL.
Palabras clave
MUSAL, onda, modelización, porosο, material, hueso, osteoporosis, roca del suelo, geología, industria
