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UNP No.63
Título : Máquinas al compás del desarrollo
Autor : Diana Manrique Horta, Unimedios
Sección: Tecnología
Fecha : Septiembre 12 de 2004

Máquinas al compás del desarrollo

El diseño de máquinas y prototipos ha permitido renovar la capacidad tecnológica de pequeñas y medianas empresas del país. La reconversión se ha dado en gran medida por el aporte creativo de estudiantes de ingeniería de la Universidad Nacional, que también ofrecen soluciones en campos como la robótica y la biomecánica.

En el taller de Diseño de Máquinas y Prototipos los mismos estudiantes se encargan de darle forma a sus proyectos.
Fotografía de Guillermo Flórez.

Diana Manrique Horta, Unimedios

Una máquina que congela y envuelve trucha al vacío; un dispositivo para fertilizar la tierra a profundidades mayores a 35 centímetros, apropiado para suelos compactos; una cámara de combustión para miniturbinas, ideal para mover aeromodelos; y un robot explorador todoterreno que serviría para la detección de minas antipersonales, son algunas de la máquinas made in UN que pueden generar en corto plazo un desarrollo tecnológico importante para el país.

Se trata de las innovaciones exhibidas durante una semana en la XV Muestra de Máquinas y Prototipos que convierte al patio de los laboratorios de Ingeniería Eléctrica y Mecánica de la Universidad Nacional en Bogotá, en una verdadera feria de la creatividad, donde se presentan soluciones a áreas como la biomecánica o la robótica y también a la pequeña y mediana industria, que enfrentan la carencia de maquinaria tecnificada.

Hernán Ceballos, director de Minipymes del Ministerio de Comercio, aprovechó su presencia en la pasada muestra para destacar cómo "la maquinaria que se produce en el país es sin lugar a dudas más barata, genera mayores posibilidades para las empresas y desarrolla mecanismos que mejoran la producción de bienes ofrecidos por fabricantes, así más calificados ".

De allí que la apuesta de la ingeniería nacional sea la de diseñar máquinas que hagan más competitivo al sector de las Pequeñas y Medianas Empresas (Pymes), pues "a ellos les cuesta mucho obtener unidades automatizadas, que importan a unos costos superiores a los 50 millones de pesos", complementa el ingeniero Álvaro Mendoza, docente del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional, quien este año ha recibido alrededor de 30 propuestas por parte de los empresarios.

"Éste interés -añade el docente- ha convertido a las Pymes en una de las principales patrocinadoras de los proyectos de creación y construcción de equipos por parte de nuestros estudiantes". Precisamente ha sido la confianza en el trabajo de los futuros ingenieros, una pieza importante de este engranaje en el que además del apoyo de las Pymes está también el de otras instituciones públicas como Colciencias e incluso el de facultades, departamentos e institutos de la misma universidad, que han visto en la generación de máquinas y prototipos una alternativa de implementación del conocimiento con aportes directos a la sociedad.

Otra prueba de ello es una máquina fertilizadora de profundo alcance, única en Colombia, construida especialmente para Corpoica con el apoyo de Colciencias y el Departamento de Ingeniería Mecánica. Una de las virtudes es la baja inversión, cercana a los 13 millones de pesos, cuando las máquinas que se importan para este tipo de labores cuestan alrededor de 100 millones de pesos. En la actualidad se encuentra en Tibaitatá, la hacienda experimental de Corpoica, recibiendo los últimos ajustes antes de ser enviada a los llanos orientales, para cuyos suelos fue construido.

"Los aparatos convencionales surcan y fertilizan la tierra a profundidades de 20 centímetros, mientras el dispositivo creado por nosotros, además de llegar a los 35, hace que los nutrientes introducidos duren más tiempo impidiendo que se maltrate el suelo", explican sus diseñadores Carlos Pardo, Germán Méndez y Julián Diosa.

Un rover, similar a los robots "orugas" construidos por la nasa tiene un desempeño óptimo en terrenos abruptos y soporta hasta 3 kilogramos.

Creatividad y academia

Son cerca de 70 propuestas de máquinas y prototipos las que han tomado forma desde hace 13 años cuando se abrió la asignatura de Diseño de Máquinas con el objetivo de aglutinar los conocimientos adquiridos por los estudiantes y lograr en ellos un desarrollo de creatividad e imaginación.

"Nuestros profesionales salían teóricos -recuerda el profesor Álvaro Mendoza- pues no existía un espacio físico para diseñar las máquinas que les mostrábamos en libros, diapositivas o fotos". Hoy ese lugar ya existe y con éste han crecido también los servicios que se ofrecen, pues casi el 90% de equipos y dispositivos que se utilizan para el desarrollo de los proyectos los construyeron los estudiantes.

Esta materia es la columna vertebral de la carrera. Así lo demuestran los 80 jóvenes de Ingeniería Mecánica, que en promedio se inscriben en ella, generando alrededor de 20 proyectos cada semestre, por lo que se puede considerar un semillero de investigación, al que se han unido estudiantes y docentes de otras ingenierías como Electrónica, Eléctrica y Química.

En el área de la biomecánica, por ejemplo, se ha conseguido elaborar fijadores externos o tornillos para la recuperación de fracturas de fémur, peroné, tibia y maxilar. Esos elementos pueden costar en el mercado hasta un millón de pesos, 700 mil más que los fabricados en el taller de diseño, por lo que personas de escasos recursos también pueden acceder a ellos. Los principales beneficiados de este trabajo han sido los pacientes de las unidades de ortopedia del Hospital San Juan de Dios y la unidad de quemados del Hospital La Samaritana.

En este mismo campo, en el que se combina la medicina y la mecánica, se ha trabajado en prótesis de pie, rodilla y mano, e incluso se han elaborado máquinas de movimiento pasivo para recuperar pacientes accidentados de miembros superiores e inferiores. Además, se han diseñado aparatos ortopédicos como la sillicleta para la recreación y transporte de personas con pérdida de movimiento en las piernas.

Motores y turbinas para aeromodelos es el enfoque del semillero de Motores de Reacción, que han logrado construir un helicóptero y un motor con salidas de 12.000 revoluciones por minuto. "Por el momento la idea es crear y mover aeromodelos, pero en el futuro el propósito es generar energía para trapiches o molinos e incluso adaptar estos sistemas a lanchas o bicicletas", anota el profesor Mendoza.

Con el Departamento de Ingeniería Química el interés se ha enfocado hacia la industrialización y mejoramiento de procesos para derivados de la yuca como las dextrinas, materia prima para la industria de alimentos, utilizada como espesante, reemplazante de grasa y mezcla para panificación, y actualmente importada de Estados Unidos. Una máquina recién fabricada, obtiene dextrinas del tubérculo por deshidratación, con el fin de darle mayor valor agregado a la producción agronómica del país.

A su turno, el semillero de robótica produjo "UN Rover", un explorador todoterreno que sirve en operaciones antiterroristas, de reconocimiento militar o ayuda a distancia de elementos peligrosos donde normalmente el riesgo es elevado para el hombre. Tal es el caso de las minas antipersonales o derrumbes y tragedias, pero también para hallazgos arqueológicos y exploraciones mineras, entre otros.

"La Universidad como generadora de desarrollo en el país no puede estar ajena a este tipo de avances, es por ello que con el diseño de UN Rover, hemos querido sentar una base para que en el futuro desde nuestra alma máter, se ofrezcan soluciones contundentes en esta área", afirman sus creadores Diego Becerra, Édgar Baustista y Edwin Cruz, quienes a la vez destacan que su responsabilidad como profesionales con la sociedad se consolidó después de haber tomado esta materia.

Máquinas empresarias

A la variedad de trabajos con aporte científico o para apropiación de tecnología realizados por los estudiantes se unen máquinas como la fabricadora de malla para cerramientos o de bolsas para empaques de flores; la clasificadora de huevos o la dosificadora y envasadora de mantequilla y mermelada. Unidades automatizadas que además de ser novedosas les han permitido a sus creadores convertirse en jóvenes empresarios.

Se recuerda el caso de doña Flor, la madre de una egresada quien trabajaba como empleada en una empresa, a punto de desaparecer, dedicada a la venta de mantequilla y mermelada dosificada, para su distribución en aviones y hoteles. "Ella comentó su situación y pidió que se le diseñara una unidad idéntica para montar su propio negocio", cuenta Juan Nicolás Mahé, uno de los tres estudiantes que tomó la propuesta de la señora y que construyó en su totalidad la dosificadora, con tal mala suerte que cuando requirieron el patrocinio económico al que ella se había comprometido, les falló.

"La angustia por perder la clase y el dinero invertido, no nos derrotó y al contrario buscamos apoyo en nuestras familias para terminarla ", afirma Fredy Hernández, otro de los estudiantes vinculados al proyecto con el que se graduará en 2005 y avizora el inicio de una prometedora empresa. En el Instituto de Ciencia y Tecnología de Alimentos (Icta) de la Universidad Nacional se realizan los ensayos que permitirá añadirle un nuevo servicio: dosificar mantequilla, mermelada y arequipe.

"La construcción de máquinas automatizadas para la agroindustria de alimentos es una necesidad sentida y grande", anota el profesor Álvaro Mendoza y en el taller de diseño se han encontrado soluciones novedosas; por ejemplo, una unidad para preparar arepas, que revuelve la masa, le da su forma característica y la deja lista para ser asada, o la que troza patacones, los machaca y los deja listos para la fritura.

Si de algo pueden estar seguros los empresarios del país es que hay talento suficiente para el avance tecnológico que tanto requiere el sector industrial, ya que facilita el ingreso de herramientas calificadas a las exigencias del mercado, de cara a los acuerdos del Tratado de Libre Comercio. Un talento que se materializa en pesos y calidad.

Prótesis flexibles

El dispositivo absortor de impacto y torsión busca mejorar la calidad de vida de personas que han perdido una o ambas piernas a causa de diabetes, minas antipersonal, gangrena, accidentes de trabajo, entre otros y cuyas prótesis de bajo costo les impiden tener una marcha segura y cómoda.

Por lo general, la energía al apoyar el pie sobre el suelo es absorbida por los músculos y ligamentos de la pierna. Durante una marcha normal (de aproximadamente 100 pasos por minuto), se transmite hasta 125% del peso corporal a cada una de las piernas. El esfuerzo es recibido por el tobillo, mientras la rodilla se flexiona para terminar de amortiguar el impacto.

La marcha también se presenta como un movimiento ondulatorio del centro de gravedad del cuerpo, lo cual produce un giro de la cadera que es transmitido a la rodilla y finalmente al tobillo que lo absorbe permitiendo que el pie se mantenga firme sobre el suelo sin girar durante el apoyo.

Las prótesis rígidas (sin articulaciones o amortiguadores), transmiten ese impacto y esa torsión a la rodilla, cadera y finalmente a la columna vertebral, y ocasionan lesiones y cansancio al paciente. Esta situación es la que precisamente soluciona el dispositivo cuya característica principal es que está diseñado para adaptarse a la medida de cada persona.

Fotografía de Camilo Silva

Aeromodelismo de bajo costo

En el aeromodelismo, los prototipos son impulsados por motores tipo turbina, pero es difícil que vuelen mediante unidades rotativas tipo jet, debido a su costo elevado (alrededor de $25 millones).

Esta situación motivó a Jhon Freddy Forero y Camilo Silva, estudiantes y practicantes de aeromodelismo, a iniciar la construcción de una microturbina movida por gas, cuyo primer paso fue el diseño de la cámara de combustión desde donde se genera la eficiencia de la turbina.

Para la práctica de este hobbie , cada vez más popular en Colombia, "lo que se pretende es obtener un motor adaptable a los modelos ultralivianos y de fácil adquisición", destacan los diseñadores, quienes anotan que la construcción de la cámara alcanzó un monto de $3 millones.

Fotografía de Diego Ospina

Tornillos a la medida

El volumen de las máquinas convencionales en la industria metalmecánica nacional demanda mejoras con el fin de aumentar la capacidad en la manufactura de piezas con alto nivel de complejidad. Con este trabajo, Diego Ospina y Johhan Moscoso, obtuvieron un dispositivo que fabrica roscas de paso especial con exactitud dimensional y geométrica para los tornillos de las extrusoras de plástico.

Se trata de la automatización de un torno paralelo y el desarrollo de un sistema de control para la sincronización de los movimientos entre la copa (el tornillo) y el carro longitudinal (herramienta de corte). La idea es elaborar tornillos de madera con rosca de pasos especiales, entre 30 mm y 210 mm, y cuyo procedimiento actualmente se hace de manera artesanal.

La dependencia en la industria de plásticos de mercados extranjeros o de las restringidas alternativas que ofrece el sector metalmecánico para la elaboración de tornillos especiales para extrusoras de plásticos, motivó este trabajo que es la segunda parte de una labor emprendida desde hace un año en el taller de diseño de máquinas y prototipos, con el fin de optimizar el funcionamiento de un torno de estas características a bajo costo.