Un grupo de investigadores del Laboratorio de Análisis de Imágenes y Visualización del Centro de Ciencias Aplicadas y Desarrollo Tecnológico (CCADET) de la UNAM, coordinado por Jorge Alberto Márquez, estudia mediante algoritmos complejos las propiedades y forma de los suelos a fin de hacer simulaciones y obtener su flujo numérico, es decir, cómo se comportarían diversos líquidos y variaría su circulación en suelos.

El proyecto multidisciplinario Desarrollo de un sistema de visión para el estudio de flujos en estructuras de manufactura aditiva es realizado en colaboración con Blanca Lucía Prado Pano, del Instituto de Geología (IGL) de esta casa de estudios; Patrice Delmas, de la Universidad de Auckland, Nueva Zelanda, y Celine Duwig, del Instituto de Investigación para el Desarrollo, Francia.

Al presentar sus conclusiones en el seminario Señales, Imágenes y Ambientes Virtuales (SIAV) —organizado por el Departamento de Ciencias de la Computación del Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y en Sistemas (IIMAS) de la UNAM—, Alfonso Gastelum Strozzi señaló que los algoritmos están listos y ahora él, con un grupo de académicos, se encuentra preparado para experimentar en diferentes muestras de suelos en condiciones de laboratorio.

Desde que se estudian los poros en superficies mediante el procesamiento de imágenes obtenidas con microtomografía computarizada (micro-CT) ha aumentado el interés por definir la relación entre su forma y flujo. Hoy, la mayoría de los modelos clásicos utilizan recursos analíticos para definir la red referida a través de figuras tubulares, pero con los estudios de morfología de imágenes de micro-CT se observa que los poros adquieren apariencias diversas.

“Es un problema porque si buscamos soluciones computacionales que recreen de manera ideal el fenómeno, la representación analítica de objetos con formas complejas puede no ser adecuada, por lo que indagamos una mejor forma de definir el modelo”, indicó Gastelum Strozzi.

Con nuestro método, a partir de imágenes de micro-CT de muestras de suelo podemos definir propiedades morfológicas y la topología y obtener cómo se relacionan con el flujo numérico simulado en modelos 3D.

“Una vez definido el objeto de estudio —en el que se eliminó lo que no son intersticios en el suelo (porque también se encuentran residuos de plantas o rocas)— se obtienen las llamadas estructuras porosas. Inicialmente, los geólogos creían que la superficie estaba interconectada, pero tras el procesamiento de segmentación se concluyó que hay muchos componentes y no todos están interconectados a la resolución que permite trabajar el micro-CT”.

Una de las razones del estudio es obtener modelos que ayuden a conocer de mejor forma la capacidad de transmitir el flujo de los suelos para evitar sobre o subestimar su conducción de partículas, dijo.

Un problema que acarrea la supravaloración radica en que al planificar la aplicación de fertilizantes en los suelos los cálculos no funcionan, el abono permanece en el suelo y los frutos de los cultivos lo absorben. Éste es uno de los problemas que desean resolver los agricultores.

También se refirió a diferentes tipos de poros, entre ellos “uno que es como una papa y otro tubular. Cada uno conduce de manera diferente, lo que hace importante el estudio de la relación de la forma y su flujo”.

El universitario confió en que con sus métodos podrán analizar cómo impactan estos factores en los objetos de indagación.

La búsqueda de las relaciones entre la forma y el flujo permitió producir réplicas a escala de los poros en PLA (Poly-Lactic Acid) mediante construcción aditiva para experimentar en condiciones de laboratorio el flujo en los modelos tridimensionales impresos.

“Estamos en la etapa de seleccionar qué poros son más representativos en las diferentes muestras. Queremos ver cuáles se alejan más del promedio y los que se comportan mejor respecto de un número significativo de propiedades morfológicas. El proyecto busca ir más allá de los suelos, por ello empezamos a probar en vasos sanguíneos y hay interés de analizar otras estructuras”, concluyó.

Créditos: UNAM-DGCS-258-2014