Investigadores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST han demostrado que la luz azul ordinaria se puede utilizar para mejorar significativamente la capacidad de ver objetos envueltos por grandes incendios de gas natural no humeantes, como los utilizados en los estudios de incendio de laboratorio.y pruebas de estándares de resistencia al fuego.
Como se describe en un nuevo artículo en la revista Tecnología contra incendios , el método de imágenes de luz azul NIST puede ser una herramienta útil para obtener datos visuales de grandes incendios de prueba donde las altas temperaturas podrían desactivar o destruir los sensores eléctricos y mecánicos convencionales.
El método proporciona información detallada a los investigadores que utilizan análisis ópticos, como la correlación de imagen digital DIC, una técnica que compara imágenes sucesivas de un objeto a medida que se deforma bajo la influencia de fuerzas aplicadas, como la tensión o el calor. Al medir con precisión el movimientode píxeles individuales de una imagen a la siguiente, los científicos obtienen información valiosa sobre cómo responde el material con el tiempo, incluidos comportamientos como deformación, desplazamiento, deformación e incluso el comienzo microscópico del fallo.
Sin embargo, el uso de DIC para estudiar cómo el fuego afecta los materiales estructurales presenta un desafío especial: ¿cómo se obtienen imágenes con el nivel de claridad necesario para la investigación cuando hay llamas brillantes que se mueven rápidamente entre la muestra y la cámara?
"El fuego dificulta la formación de imágenes en el espectro visible de tres maneras, con la señal totalmente bloqueada por el hollín y el humo, oscurecida por la intensidad de la luz emitida por las llamas y distorsionada por los gradientes térmicos en el aire caliente que se doblao refractar, luz ", dijo Matt Hoehler, ingeniero estructural de investigación en el Laboratorio Nacional de Investigación de Incendios de NIST NFRL y uno de los autores del nuevo documento." Porque a menudo usamos fuegos de gas de bajo hollín y sin humo en nuestropruebas, solo tuvimos que superar los problemas de brillo y distorsión "
Para hacer eso, Hoehler y su colega Chris Smith, un ingeniero de investigación anteriormente con NIST y ahora en Berkshire Hathaway Specialty Insurance, tomaron prestado un truco de la industria del vidrio y el acero donde los fabricantes monitorean las características físicas de los materiales durante la producción mientras aún están calientesy brillante
"Los fabricantes de vidrio y acero a menudo usan láseres de luz azul para lidiar con la luz roja emitida por materiales calientes que pueden, en esencia, cegar sus sensores", dijo Hoehler. "Pensamos que si funciona con materiales calentados,también podría funcionar con llamas "
Hoehler y Smith utilizaron luces de diodo emisor de luz azul LED de bajo costo disponibles comercialmente con una longitud de onda de espectro estrecho alrededor de 450 nanómetros para su experimento.
Inicialmente, los investigadores colocaron un objeto objetivo detrás del fuego de prueba alimentado con gas y lo iluminaron de tres maneras: solo con luz blanca, con luz azul dirigida a través de las llamas y con luz azul con un filtro óptico colocado frente a la cámaraLa tercera opción demostró ser la mejor, reduciendo la intensidad observada de la llama en 10,000 veces y produciendo imágenes altamente detalladas.
Sin embargo, ver el objetivo no fue suficiente para que el método de luz azul funcione para el análisis DIC, dijo Hoehler. Los investigadores también tuvieron que reducir la distorsión de la imagen causada por la refracción de la luz por la llama, un problema similara la ilusión de "lápiz roto" que se ve cuando se coloca un lápiz en un vaso de agua.
"Afortunadamente, los comportamientos que queremos que DIC revele, como la tensión y la deformación en una viga de acero calentada, son procesos lentos en relación con la distorsión inducida por la llama, por lo que solo necesitamos adquirir muchas imágenes, recolectar grandes cantidades dedatos y matemáticamente promedian las mediciones para mejorar su precisión ", explicó Hoehler.
Para validar la efectividad de su método de imaginación, Hoehler y Smith, junto con los colaboradores canadienses John Gales y Seth Gatien, lo aplicaron a dos pruebas a gran escala. El primero examinó cómo el fuego dobla las vigas de acero y el otro observó lo que sucede cuandose produce una combustión parcial, carbonizando progresivamente un panel de madera. Para ambos, la imagen se mejoró considerablemente
"De hecho, en el caso de la carbonización de materiales, creemos que las imágenes con luz azul algún día pueden ayudar a mejorar los métodos de prueba estándar", dijo Hoehler. "Al utilizar la luz azul y el filtrado óptico, podemos ver carbonización que normalmente está ocultadetrás de las llamas en una prueba estándar. La vista más clara combinada con imágenes digitales mejora la precisión de las mediciones de la ubicación del carbón en el tiempo y el espacio ".
Hoehler también ha participado en el desarrollo de un segundo método para obtener imágenes de objetos a través del fuego con colegas en los laboratorios de NIST en Boulder, Colorado. En un próximo artículo de NIST en la revista óptica , los investigadores demuestran un sistema de detección y medición por láser LADAR para medir el cambio de volumen y el movimiento de objetos 3D que se funden en llamas, a pesar de cantidades moderadas de hollín y humo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Instituto Nacional de Estándares y Tecnología NIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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