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EAFITCiencia, Tecnología e InnovaciónInvestigación / Revista Universidad EAFITRevista Universidad EAFIT 161Cosas de un reactor, cosas de un plasma… Y todo por un horno microondas

Cosas de un reactor, cosas de un plasma… Y todo por un horno microondas

​EAFIT llegó a su patente número ocho. Lo logró gracias a un reactor de bajo costo para hacer procesos por plasma. Este cumplirá dos funciones principales: modificación de superficies y recubrimientos por plasma. Las industrias de cárnicos y del papel, entre otras, se verán beneficiadas con esta tecnología.​​

Juan Carlos Luján Sáenz

Periodista del Área de Información y Prensa de EAFIT

Andrés Felipe Velásquez
Colaborador / Patentes​

Digamos que por esas cosas de la vida, debido a un accidente o a una intervención quirúrgica cualquiera, hubo que ponerle una platina o un tornillo a un paciente. Generalmente, estos elementos son elaborados con materiales costosos, por lo que se requiere que haya en el mercado una forma de reducirlos. ¿Entonces qué tal utilizar materiales convencionales recubiertos con plasma y en un material biocompatible?

Una respuesta a esto la tiene el reactor de bajo costo para producir plasma, un aparato con el que EAFIT obtuvo, por parte de la Superintendencia de Industria y Comercio, su patente número ocho, en este caso de un modelo de utilidad, lo que significa que es una mejora que se desarrolla sobre invenciones ya existentes como artefactos o mecanismos, y que le otorgan al elemento una ventaja que antes no tenía.

Y fue a partir de un horno microondas, de esos que abundan en las cocinas de las casas, como los dos investigadores, los docentes Mauricio Arroyave Franco y Juan Manuel Jaramillo Ocampo, del Departamento de Ciencias Básicas de la Universidad, lograron elaborar el reactor que cumple dos funciones principales: modificación de superficies y recubrimientos por plasma.

El asunto es que el plasma, que se halla como un gas ionizado (cuarto estado de la materia), tiene múltiples usos: en procesos de corte en la industria metalmecánica, sirve para recubrir las superficies de herramientas como brocas, fresas, cuchillas, y troqueles; utilizadas en las industrias de cárnicos y papel, lo que ayuda a que haya menor desgaste y calentamiento de estas piezas. También se usa en fabricación de productos plásticos, en estampado, en microfabricación de chips, entre otros.

“La idea era cómo generar un reactor de bajo costo que utilizara una tecnología de consumo masivo. Entonces pensamos que como los hornos microondas cuentan con unos elementos eléctricos y electrónicos que tienen las mismas características de ciertos tipos de reactores de plasma convencionales, se podría aprovechar eso para diseñar el reactor”, explica el profesor Juan Manuel.

Enredado sí suena el nombre completo de la invención: reactor dual asistido por plasma generado por microondas para ataque iónico y deposición de materiales. Pero con el artefacto se pueden implementar cambios en una superficie para producir microcanales, palancas, micropiñones y otras aplicaciones de microingeniería, cuando el sistema se usa para atacar. Y si de por medio está el verbo “atacar” es porque el modelo se refiere a dicho ataque iónico.​

Cuando se usa para depositar, concepto que también se reseña en la resolución de la Superintendencia, el reactor hace, sencillamente, recubrimientos por plasma. Es decir, se endurecen superficies para que tengan cualidades antidesgaste, se endurecen herramientas para corte como brocas y fresadoras, se endurecen matrices de estampados en la industria y se hacen recubrimientos que generan biocompatibilidad.

“De manera normal es muy costoso acceder a los reactores que sirven para hacer modificación superficial y recubrimientos. Esas tecnologías son caras, pues están entre unos 250 millones hasta varios miles de millones de pesos, dependiendo del tamaño y de los procesos que se puedan hacer en este”, comenta el investigador Arroyave.

De igual forma, el reactor, además de permitir que la investigación con el plasma avance, ha recibido aportes de otras áreas del conocimiento como la ingeniería. Uno de esos aportes es el del trabajo de grado que se denomina Diseño y desarrollo de una metodología de diagnóstico de plasmas fríos y que en la actualidad se adelanta en la maestría en Física Aplicada. Con este se desarrolló un software que permite caracterizar este tipo de reactor mediante la metodología conocida como diseño estadístico de experimentos.​

Por ahora, según lo indica Mauricio Arroyave, desde la línea de investigación de procesamiento de materiales por plasma, adscrita al grupo de investigación de Electromagnetismo Aplicado del Departamento de Ciencias Básicas, están enfocados en tres líneas de investigación: producir nuevos materiales tecnológicos en forma de recubrimiento mediante procesos con plasma, construir equipos que permitan elaborar esos materiales y conocer las propiedades de estos materiales tecnológicos. Al respecto, el académico lidera varios trabajos de investigación para crear materiales, por ejemplo, el Diamond Like Carbon (DLC), que se usa para endurecer discos duros, recubrir elementos quirúrgicos y otros utensilios.
 

Innovación convertida en patente​

La investigación que entregó como producto el reactor comenzó en 2005, año en el que se unieron, en torno al plasma, los conocimientos de Juan Manuel Jaramillo, quien lo usa para modificar superficies, y de Arroyave, quien lo utiliza para recubrir materiales. Entre 2008 y 2009 los investigadores vieron materializados sus esfuerzos con la construcción del reactor, logro que permitió a los laboratorios de la Universidad brindar la posibilidad a los estudiantes de conocer, experimentar e investigar el plasma.

Al ver en este reactor un modelo útil que se podía patentar, los investigadores tramitaron la solicitud ante la Superintendencia de Industria y Comercio. Esta entidad les otorgó la certificación de patente en junio de 2012, la primera del Departamento de Ciencias Básicas y la quinta para la Institución en cuanto a modelos de utilidad, pues las otras tres son de invención.​

“El hecho de recibirla abre una puerta muy importante al desarrollo de la producción intelectual alrededor de las actividades e investigaciones en ingeniería física, y este es un elemento estratégico porque permite observar de qué manera, en una línea de desarrollo e instrumentación alrededor de la física, se pueden ir concretando nuevos productos y nuevas ideas”, comenta Juan Manuel Jaramillo.

​​Esta patente, además, tiene un importancia especial para la Institución, pues, de acuerdo con Arroyave Franco, Latinoamérica posee apenas uno por ciento de las patentes del mundo y Colombia aporta un porcentaje bajo de esas patentes, lo que hace mucho más significativo este logro para la Universidad, los investigadores y la comunidad académica.​

Las patentes de EAFIT

Modelo de utilidad

Reactor dual asistido por plasma generado por microondas para ataque iónico y deposición de materiales.​ Gnatodinamómetro, instrumento que permite medir la fuerza oclusal y que fue trabajado por el grupo de investigación en Bioingeniería de EAFIT y el CES.

Prensa Hidraúlica se le concedió una patente porque, aunque ya existía, desarrolló nuevas aplicaciones que le permiten un mejor funcionamiento. Se trabajó para un proyecto que se llama Celda Flexible de Manufactura. Cortadora automática de tendidos de tela, iniciativa que reduce el consumo de energía. ​ Tornillos de troncos giratorios. Es un mecanismo que convierte movimiento rotatorio de precisión en movimiento lineal de precisión.

Invención

Sistema Normalizado para el Registro Radiográfico del grupo de investigación en Bioingeniería EAFIT-CES. 
El Lipsómetro, con el que se puede medir la recuperación de pacientes con labio leporino y paladar hendido después de una operación. ​Gnatodinamómetro. Había recibido una patente de invención en 2004. Más adelante, en 2009, obtuvo otra por modelo de utilidad.

Los investigadores​

​Mauricio Arroyave Franco

Ingeniero electrónico y magíster en Física de la Universidad Nacional de Colombia. Su investigación la ha enfocado en el procesamiento de materiales por plasma en laboratorio. Desde 2005 es profesor del Departamento de Ciencias Básicas de EAFIT, donde es jefe del pregrado en Ingeniería Física e integrante del grupo de investigación en Electromagnetismo Aplicado de la Escuela de Ciencias y Humanidades. También integra la spin-off Tecnoplasma.​
Más información sobre el investigador​​​

Juan Manuel Jaramillo Ocampo

PhD en Ingeniería Eléctrica con énfasis en Microelectrónica de la Universidad de Sao Paulo (Brasil). Es magíster en Física de la Universidad de Campinas (Brasil) y físico de la Universidad de Antioquia. Se desempeña como profesor e investigador en EAFIT. Ha trabajado en procesos de microfabricación, técnicas de caracterización de microdispositivos y nuevos materiales, diseño de equipos para microfabricación, diseño de microantenas y microbobinas, diseño de capacitores a escala micrométrica, modelación y simulación de microdispositivos.​
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Última modificación: 06/03/2017 15:19