5 proyectos de ingeniería mecánica basados en la innovación abierta

proyectos de ingeniería mecánica

El avance tecnológico en los últimos años ha generado un notable impacto en nuestras vidas, obligando a llamar a este periodo como la cuarta revolución industrial: impresión 3D, avances destacados en robótica, automatización de procesos, Iot e IIoT, etc.

Desde un punto de vista industrial destacaría el “Internet of Things” que amplía las posibilidades de gestión y mejora de los procesos productivos o el concepto “Industrial Internet of Things” que se está volviendo cada vez más común.

IIoT, a diferencia del anterior, además obliga a que los dispositivos sean más robustos, precisos, confiables y seguros, por el ambiente que los rodea en la industria (altas temperaturas, potentes vibraciones, polvo, humedad, corrosión, desgastes, etc.) Además, estos dispositivos están ubicados en lugares de difícil acceso por lo que su mantenimiento debe ser mínimo y deben contar con un autodiagnóstico o supervisión a distancia.

Para mantenerse competitivas, las empresas se han visto obligadas también a automatizar la mayor parte posible de sus procesos productivos ya que cada vez son más complejos y las tareas laborales son más estresantes.

En estos avances tecnológicos, sin duda la disciplina que más ha aportado es la Ingeniería Mecánica:

La ingeniería mecánica es una rama de la ingeniería que aplica los principios de la termodinámica, mecánica, mecánica clásica, mecánica de fluidos, análisis estructural, ciencia de materiales, entre otros, para el diseño y análisis de diversos elementos usados en la actualidad, tales como maquinaria con diversos fines (térmicos, hidráulicos, transporte, manufactura), así como también de sistemas de ventilación, refrigeración, vehículos motorizados terrestres, aéreos y marítimos, entre otras aplicaciones.

Te invitamos a echarle un vistazo a 5 proyectos de innovación recientes a través de desarrollos de ingeniería mecánica.

Evitando la acumulación de arena en tren de alta velocidad que cruza el desierto

El tren de alta velocidad se ha convertido en uno de los medios de transporte preferidos para la media-larga distancia por su rapidez, comodidad y fiabilidad. Sin embargo, esta fiabilidad del tren de alta velocidad se ha visto comprometida en algunos entornos como el desierto por la acumulación de arena en las vías del tren.

Esta acumulación provoca desgastes prematuros en los ferrocarriles y vías, retrasos o cortes del servicio, pérdida de características mecánicas del balasto, etc. Algunas soluciones (muros de protección, barreras naturales de vegetación, sopladores en el frontal del tren, etc.) estaban siendo estudiadas pero no conseguían resolver el problema por completo y obligaban a seguir limpiando las vías con operarios.

Por eso, en enero de 2017, se lanzó un desafío para desarrollar una nueva solución o sistema que mantuviera la vía limpia de arena al menor coste posible. Las mejores soluciones propusieron sistemas deflectores aerodinámicos que hacían “invisible” la vía ante la arena o sistemas que aprovechan la diferencia de presión generada por el paso del tren para expulsar la arena a su paso.

Reinventando la instalación de raíles de tranvía

innovation in the steel industry

La instalación de los raíles de acero sobre los que circula el tranvía se realizaba tradicionalmente sobre una base de hormigón y se atornillaba y fijaba con resina. Este sistema de instalación era el más económico pero implicaba problemas a la hora de resolver averías debido al uso diario, ya que la sustitución del raíl averiado era muy compleja y costosa.

Además era un sistema poco eficaz ante las vibraciones y ruidos derivados de la circulación de los tranvías. Por eso en septiembre de 2016 lanzamos un desafío para buscar un nuevo sistema de anclaje de los raíles que resolvieran este problema.

Las soluciones tenían que adaptarse a los perfiles que cumplen la norma UNE 14811, reducir los costes operativos actuales por reparaciones y soportar los esfuerzos producidos tanto por la circulación de los tranvías como la del resto de tráfico rodado. ¡Un perfil tipo de estos raíles puede llegar a pesar unos 55 kg por metro!

Como resultado, Piotr Januszkiewicz, de Polonia, y Petar Smiljanić, de Serbia, fueron elegidos ganadores del concurso. Nuestro cliente, un fabricante líder en productos de acero, presentó la solución ganadora para generar una patente.

Diseñando nuevas fábricas modulares y transportables de prefabricados de hormigón

En los grandes proyectos de obras civiles se construyen fábricas temporales para piezas de hormigón prefabricado. Estas instalaciones son costosas y requieren un tiempo elevado de montaje y desmontaje por lo que solo se justifican en proyectos grandes.

Una fábrica temporal tipo tiene las siguientes características y costes principales:

  • Dimensiones: 11m (alto) x 22m x 150m.
  • Coste de los materiales que la componen: 90 €/m2.
  • Coste del montaje / desmontaje: 17.4 €/m2

Soluciones tipo inflables como las empleadas en el ejército habían sido analizadas, concluyendo que eran muy atractivas de cara al rápido y económico montaje que implican (5€/m2) pero están penalizadas por los altos costes de mantenimiento (1€/m2 y por mes).

Por este motivo, en febrero de 2016, Pacadar (subsidiaria de la constructora multinacional OHL) decidió lanzar un desafío para encontrar un diseño de fábrica temporal de menor coste, mayor agilidad en el montaje y desmontaje y que además se pudieran reutilizar la mayor cantidad de material posible. Las soluciones tenían que cumplir con ambas normas constructivas para poder ser utilizada en el mayor número de países posibles: Europa – Eurocódigo y EEUU – AISC.

Finalmente la solución ganadora fue diseñada por una startup de ingeniería con un diseño completamente modular y con unos costes reducidos de transporte en paquetes dentro de contenedores portuarios.

Aumentando la productividad del chancador mediante pernos chancables

mining technologies

Para mantener una alta producción de mineral, el chancador debe funcionar ininterrumpidamente. Sin embargo, debido a paradas inesperadas de estos equipos, las mineras tienen pérdidas de millones de dólares cada año. Además, estas paradas vienen acompañadas de reparaciones urgentes que pueden causar accidentes mortales.

Las paradas suceden en gran parte por elementos que se usan aguas arriba del chancador, de acero y que tienen una gran resistencia al corte: dientes de pala, piezas metálicas para el refuerzo, pernos de acero, etc.

Codelco Tech y ennomotive se propusieron eliminar el problema de raíz, diseñando unos pernos chancables que sustituyan los actuales de acero inchancables. Estos pernos tenían que mantener la seguridad en los túneles y, por lo tanto, las siguientes características:

  • Resistencia a tracción: 440 MPa.
  • Límite elástico: 280 MPa.
  • Elongación: 16%.

Estas características corresponden a los pernos empleados en una de las minas más exigentes en Chile por su profundidad y por estar sometida constantemente al fenómeno de estallido de roca.

Como resultado, a través de una innovación 100% abierta a otros países e industrias, se desarrollaron 5 nuevos pernos con nuevas geometrías y materiales no metálicos que cumplían con las características mecánicas mencionadas y mejoraban considerablemente su chancabilidad.

Reduciendo volumen de sedimentos acumulados en balsas de centrales hidroeléctricas

Las centrales hidroeléctricas de pasada requieren una balsa de regulación del caudal aguas arribas de la misma. Estas balsas, y especialmente en algunos terrenos con gran cantidad de arenas y arcillas, acumulan importantes volúmenes de sedimentos que hacen reducir el volumen útil de regulación, impidiendo generar mayor electricidad cuando el precio es más elevado.

En septiembre de 2018, una empresa líder en Sudamérica de generación eléctrica con fuentes renovables quiso probar nuestro modelo de innovación abierta para resolver la acumulación de sedimentos en una de sus balsas, que en la época de verano llega a ocupar hasta el 70% del volumen total. El objetivo, un nuevo proceso o tecnología que permita reducir los altos costes de la solución actual mediante dragadoras.

El desafío estaba centrado en una balsa con las siguientes características:

  • Planta irregular.
  • 170.000 m3 de capacidad y 6 m de profundidad máxima.
  • Alimentada por un flujo máximo de 12 m3/s.

Los sedimentos objetivo de este desafío:

  • Tamaño < 2 mm y 0.6 mm de promedio.
  • Peso específico de 2.730 Kg/m3.
  • Alta cohesión 1.04 Kgf/cm2.

Finalmente, y con una participación de 85 solvers de todo el mundo, la solución ganadora fue diseñada por el ingeniero Leonardo Guzman. Su solución adapta y mejora el desarenador actual y permite decantar sedimentos con un tamaño menor a 0,07 mm para tener un volumen útil superior al 70%.

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