Cómo reparar la máquina más antigua

1/2

2/2

RENZO ROSSELLO

¿Qué tienen en común un ladrillo, un casco de motociclista, una viga, y una pierna? La respuesta está en un laboratorio de la Facultad de Ingeniería, o cómo la ciencia halla aplicación en la vida cotidiana.

Entrar al laboratorio de biomecánica supone un viaje en el tiempo. Pero hacia atrás. Las grandes máquinas con las que se realizan ensayos son predigitales. Pero su precisión y confiabilidad siguen siendo irrefutables. "Como le digo a mis estudiantes: después de todo, un kilo es un kilo ahora y hace cincuenta años", resume el ingeniero Blas Melissari con matemático humor.

El Instituto de Ensayo de Materiales (IEM) fue creado en 1912. El acta de fundación lleva la firma de don José Batlle y Ordóñez. Desde entonces hasta hoy ha realizado 300.000 ensayos de la más diversa especie.

El origen del IEM tuvo una matriz netamente pragmática: probar la confiabilidad de los materiales de construcción en los albores del Uruguay urbano. Este tipo de ensayos continúa haciéndose en los recintos del primer piso de la Facultad. Pero los tiempos han cambiado y el interés personal del ingeniero Melissari en la medicina llevó al IEM a otras metas: la biomecánica y la criobiología.

En el instituto trabajan unas 20 personas, más los estudiantes que cursan el cuarto año de Ingeniería. Con escasos recursos -el aparataje es adquirido con los proventos que produce el IEM en sus trabajos para empresas y otros organismos- la actividad es incesante.

El grupo de académicos que trabaja en las instalaciones del IEM no es de quedarse encerrado entre las paredes del instituto. A menudo los ingenieros viajan a realizar pruebas y mediciones a varios puntos del país. Sus informes son esperados por organismos públicos, por empresas privadas, e incluso por el sistema judicial.

A modo de ejemplo, el propio Melissari recuerda la visita a los polémicos módulos carcelarios de metal en el Penal de Libertad.

"Tuve el `honor` de estar en la celda de aquél famoso traficante israelí que después se fugó (Yehoram Elal), supongo que me hicieron entrar a esa celda porque era la única que tenía un solo recluso", recuerda el catedrático. Midió y probó el material con que estaba construida, llevó muestras y las analizó con sus colegas -"La Legión", como les gusta llamarse a este grupo de ingenieros- y llegó a la conclusión: "No era un material adecuado, podían cortarlo hasta con una gillete". Ese informe está ahora en una carpeta en el Ministerio del Interior. Fue esa la prueba decisiva para demostrar que la construcción carcelaria distaba mucho de ofrecer las mínimas condiciones de seguridad máxima y confinamiento humanitario.

ALGO VA A FALLAR. Las industrias funcionan como grandes organismos vivos. La infraestructura y, en particular, la maquinaria utilizada en sus diversas aplicaciones industriales tienen lo que se ha vulgarizado como "vida útil".

"La gran diferencia con el cuerpo humano es que los órganos son capaces de regenerarse, es decir de corregir sus propias fallas y repararse. Esto no pasa con las instalaciones mecánicas, cuando empiezan a fallar deben ser cambiadas", explica Melissari.

Y ese es uno de los cometidos del IEM: el mantenimiento predictivo. Esta disciplina comenzó a desarrollarse con mayor fuerza entre las décadas de 1970 y 1980 en Uruguay. Los ingenieros industriales se aplicaron desde entonces a realizar diagnósticos in situ de los establecimientos y a señalar qué parte de las instalaciones comenzarían a fallar y desde cuándo, y qué tipo de soluciones se podrían aplicar.

En las pruebas de laboratorio ocurre algo similar con los ensayos sobre resistencia de materiales.

Al IEM llegan casi diariamente muestras de hormigón, ladrillos, bloques utilizados en construcciones de obra pública y privadas.

CUERPO=MÁQUINA. Una de las aplicaciones más interesantes es la vinculada con la biomecánica. Esta disciplina científica estudia las estructuras mecánicas del cuerpo humano, apoyándose en las ciencias biomédicas, básicamente la anatomía y la fisiología.

Galileo Galilei, algo así como un héroe para la cátedra de Ingeniería, fue el precursor en esta materia.

Descubrió algo que ahora parece de Perogrullo, pero que se ignoraba en el siglo XVII: que la sangre circula por las venas. Y esos fueron los principios del estudio de la mecánica de los fluidos.

El desarrollo de la biomecánica ha derivado aplicaciones insospechadas: la creación de órganos artificiales, prótesis ortopédicas, y en años recientes ha derivado en otra disciplina vinculada a la salud: la crioconservación, o la conservación en frío extremo de órganos humanos, una técnica utilizada para los trasplantes.

"Lo que uno aprende es que el cuerpo humano es totalmente intercambiable", resume el ingeniero Melissari.

En la última década el IEM comenzó a profundizar en esta línea de investigación, en estrecha colaboración con el Banco de Órganos y Tejidos. "Siempre trabajé vinculado con temas de salud, durante muchos años fui también técnico prevencionista en seguridad laboral y eso me llevó a interesarme en estos temas y a trabajar mucho con médicos", explica Melissari.

De hecho, la aparición inesperada de un esqueleto humano completo en uno de los despachos del laboratorio obedece a esta peculiar línea de investigación científica. "Galileo", como le llaman los ingenieros del instituto, presta sus huesos a modo de mapa a escala real para orientar los ensayos.

En conexión con el banco de órganos, el IEM ha realizado ensayos sobre tejidos, arterias y venas, huesos y tendones.

Las investigaciones biomecánicas han permitido establecer que el amnios -la membrana interna que rodea al feto y contiene el líquido amniótico en el que está suspendido- resulta un "parche" insustituible para reparar orificios pulmonares.

"Es común que se utilice en la atención de quemados graves", explica el docente.

El avance en las técnicas de trasplante de órganos planteó nuevos desafíos para los ingenieros del IEM.

Uno de los últimos trabajos realizados tuvo que ver con la medición de las características elásticas de los ligamentos.

La aplicación es sobre un problema muy común, sobre todo entre los deportistas: la rotura de ligamentos.

La patela es el ligamento que une a la rótula con la tibia, su sustitución mediante trasplante es posible gracias a la técnica de crioconservación.

Generalmente se utilizan recipientes herméticos dentro de los que se introduce un tubo con nitrógeno a 180° C bajo cero y de esta manera este u otro órgano preservado en su interior puede mantenerse apto para su utilización durante tiempo prolongado.

El proceso de descongelación debe ser gradual, ya que los cambios bruscos de temperatura ocasionan daños irreparables. Melissari recuerda con un ejemplo práctico: "hace unos años la gente iba a la carnicería y cuando le ofrecían carne congelada la rechazaban, ya que estaba mal conservada".

Las investigaciones descubrieron que si se crea hielo sobre el órgano conservado en frío extremo, el hielo produce agujas que lesionan los tejidos.

Los ingenieros del cuerpo tienen mucho trabajo por delante. "El futuro que tiene todo esto va a depender de nuestras cabezas", señala el ingeniero.

300.000 es la cantidad de ensayos de todo tipo de materiales que lleva realizados el Instituto de Ingeniería desde su creación en 1912.

Entre 1979 y 2000 el laboratorio de biomecánica de la Facultad de Ingeniería probó la resistencia de unos 200.000 cascos de motociclistas. Luego de un paréntesis de casi una década el Instituto de Ensayo de Materiales (IEM) retomó estos ensayos, ahora por mandato de la nueva Ley de Seguridad Vial.

Desde la reglamentación de la ley, con un decreto emitido el 2 de junio pasado, el IEM debe homologar todos los cascos que se venden en el país. Los propios fabricantes e importadores estiman que se necesitará colocar unos 100.000 nuevos cascos homologados en plaza. Las pruebas realizadas hasta ahora superan por escaso margen el 7% de ese total.

La prueba de resistencia es, en apariencia muy sencilla. Una estructura semejante a una guillotina (guiada por el mismo principio) es el sitio donde se coloca el casco puesto sobre una cabeza de madera. Desde una distancia de unos dos metros y medio se deja caer un peso encima del casco. Los de peor calidad se rompen en pedazos en esa prueba. Por un procedimiento similar se deja caer un grueso punzón que prueba el grado de penetración que podría resistir el casco en caso de recibir un golpe de esa naturaleza.

Las 20 pruebas a las que son sometidos cada uno de los cascos presentados por los fabricantes o importadores deben reunir los requisitos de la norma UNIT 650/81.

"Estudios estadísticos muestran que de cada 10 accidentados, siete de ellos resultan seriamente afectados o muertos por no usar casco. De esos mismos estudios surge que la probabilidad de morir en un accidente se incrementa 15 veces cuando se tripula una motocicleta, respecto al riesgo que corre el conductor de un automóvil. El casco disminuye la probabilidad de morir 45% y la de sufrir lesiones graves hasta un 65%", señala el ingeniero Blas Melissari en su estudio "Casco: protector de vida".

Aún es alto el porcentaje de los cascos que no pasan las pruebas. La falla más frecuente está en el sistema de sujeción que no resiste la presión y se rompe.

Desde el 1° de junio todo casco que se venda en el país deberá llevar el sello del IEM, un triángulo reflectivo de color amarillo. El decreto establece, además, que a partir del 1° de diciembre de 2010 no se podrá circular con cascos no homologados. Para cumplir con esta meta la Unidad Nacional de Seguridad Vial (Unasev) viene evaluando con las empresas del sector la implementación de un plan nacional de recambio de cascos, que prevea la financiación para quienes tengan que adquirir uno nuevo. La vida útil de un casco es de 24 meses, menor si recibió algún golpe.

La biomecánica es una disciplina científica que estudia las estructuras de carácter mecánico que existen en los seres vivos, en particular las del cuerpo humano.

Se considera a Galileo Galilei (Pisa, Italia, 1564-1642), astrónomo, filósofo, matemático y físico, como el creador de esta materia que alcanzó su desarrollo recién a mediados del siglo XX.

Muy ligada a la biónica, la biomecánica ha tenido un gran desarrollo en la aplicación de la ingeniería a la medicina, la bioquímica y el medio ambiente. Los principios biomecánicos se han expresado desde la antigua "pata de palo" a las actuales ortopedias con mandos mioeléctricos y las válvulas cardíacas de los marcapasos. Su más reciente vástago es el corazón artificial total, un órgano sintético que puede suplantar al corazón nativo.

El desarrollo de la tecnología biomecánica ha cobrado especial relevancia en la producción de órganos artificiales, las prótesis ortopédicas, que han alcanzado mayor desarrollo con la utilización de nuevos materiales y técnicas de cálculo.

Ha dado lugar a varias subdisciplinas: la biomecánica médica, la biomecánica deportiva y la biomecánica ocupacional, de desarrollos recientes.