En ZHHIMG®, especializámonos na fabricación de compoñentes de granito con precisión nanométrica. Pero a verdadeira precisión vai máis alá da tolerancia de fabricación inicial; abrangue a integridade estrutural a longo prazo e a durabilidade do propio material. O granito, tanto se se usa en bases de máquinas de precisión como en construcións a grande escala, é susceptible a defectos internos como microfendas e ocos. Estas imperfeccións, combinadas coa tensión térmica ambiental, determinan directamente a lonxevidade e a seguridade dun compoñente.
Isto require unha avaliación avanzada e non invasiva. A imaxe por infravermellos térmicos (IR) xurdiu como un método crucial de ensaios non destrutivos (END) para o granito, proporcionando un medio rápido e sen contacto para avaliar a súa saúde interna. Xunto coa análise de distribución de termoestrés, podemos ir máis alá de simplemente atopar un defecto para comprender realmente o seu impacto na estabilidade estrutural.
A ciencia de ver a calor: principios de imaxe IR
A imaxe térmica de infravermellos funciona capturando a enerxía infravermella irradiada pola superficie do granito e traducíndoa nun mapa de temperatura. Esta distribución de temperatura revela indirectamente as propiedades termofísicas subxacentes.
O principio é sinxelo: os defectos internos actúan como anomalías térmicas. Unha greta ou un baleiro, por exemplo, impide o fluxo de calor, causando unha diferenza de temperatura detectable con respecto ao material sólido circundante. Unha greta pode aparecer como unha raia máis fría (bloqueando o fluxo de calor), mentres que unha rexión moi porosa, debido ás diferenzas na capacidade calorífica, pode mostrar un punto quente localizado.
En comparación coas técnicas convencionais de ensaios non destructivos, como a inspección por ultrasóns ou por raios X, a imaxe por infravermellos ofrece distintas vantaxes:
- Escaneado rápido de grandes áreas: unha soa imaxe pode abarcar varios metros cadrados, o que a fai ideal para a detección rápida de compoñentes de granito a grande escala, como vigas de pontes ou bancadas de máquinas.
- Sen contacto e non destrutivo: o método non require acoplamento físico nin medio de contacto, o que garante cero danos secundarios na superficie prístina do compoñente.
- Monitorización dinámica: permite a captura en tempo real dos procesos de cambio de temperatura, esencial para identificar posibles defectos inducidos termicamente a medida que se desenvolven.
Descifrando o mecanismo: a teoría do termoestrés
Os compoñentes de granito inevitablemente desenvolven tensións térmicas internas debido ás flutuacións da temperatura ambiente ou ás cargas externas. Isto réxese polos principios da termoelasticidade:
- Desaxuste de expansión térmica: o granito é unha rocha composta. As fases minerais internas (como o feldespato e o cuarzo) teñen diferentes coeficientes de expansión térmica. Cando cambian as temperaturas, este desaxuste leva a unha expansión non uniforme, creando zonas concentradas de tensión de tracción ou compresión.
- Efecto de restrición de defectos: Defectos como gretas ou poros inherentemente restrinxen a liberación de tensión localizada, causando altas concentracións de tensión no material adxacente. Isto actúa como un acelerador para a propagación de gretas.
As simulacións numéricas, como a análise de elementos finitos (FEA), son esenciais para cuantificar este risco. Por exemplo, baixo unha oscilación cíclica de temperatura de 20 °C (como un ciclo típico de día/noite), unha lousa de granito que contén unha greta vertical pode experimentar tensións de tracción superficiais que alcanzan os 15 MPa. Dado que a resistencia á tracción do granito adoita ser inferior a 10 MPa, esta concentración de tensión pode facer que a greta medre co tempo, o que leva á degradación estrutural.
Enxeñaría en acción: un estudo de caso en preservación
Nun proxecto de restauración recente dunha antiga columna de granito, as imaxes térmicas de infravermellos identificaron con éxito unha banda fría anular inesperada na sección central. Unha perforación posterior confirmou que esta anomalía era unha greta horizontal interna.
Iniciouse unha modelización máis profunda da tensión térmica. A simulación revelou que a tensión máxima de tracción dentro da fenda durante a calor do verán alcanzou os 12 MPa, superando perigosamente o límite do material. A remediación necesaria foi unha inxección de resina epoxi de precisión para estabilizar a estrutura. Unha comprobación IR posterior á reparación confirmou un campo de temperatura significativamente máis uniforme, e a simulación de tensión validou que a tensión térmica se reduciu a un limiar seguro (por debaixo de 5 MPa).
O horizonte da monitorización avanzada da saúde
A imaxe térmica de infravermellos, combinada cunha rigorosa análise de tensións, proporciona unha vía técnica eficiente e fiable para a monitorización da saúde estrutural (SHM) das infraestruturas críticas de granito.
O futuro desta metodoloxía apunta cara a unha maior fiabilidade e automatización:
- Fusión multimodal: combinación de datos de infravermellos con probas ultrasónicas para mellorar a precisión cuantitativa da avaliación da profundidade e o tamaño dos defectos.
- Diagnóstico intelixente: desenvolvemento de algoritmos de aprendizaxe profunda para correlacionar campos de temperatura con campos de tensión simulados, o que permite a clasificación automática de defectos e a avaliación preditiva de riscos.
- Sistemas dinámicos de IoT: Integración de sensores IR con tecnoloxía IoT para a monitorización en tempo real de estados térmicos e mecánicos en estruturas de granito a grande escala.
Ao identificar de forma non invasiva defectos internos e cuantificar os riscos de tensión térmica asociados, esta metodoloxía avanzada prolonga significativamente a vida útil dos compoñentes, proporcionando garantía científica para a preservación do patrimonio e a seguridade das principais infraestruturas.
Data de publicación: 05-11-2025