Foto: Róbinson Henao
Un lazo que surgió en 2003 y tiene el apoyo de Colciencias ha permitido obtener cuatro patentes de invención, vislumbrar una quinta y formar al único grupo del país especialista en sistemas ferroviarios.
Luz María Montoya Hoyos
Colaboradora
En la Universidad EAFIT cada vez son más los académicos y estudiantes que se dedican a investigar y desarrollar tecnologías que impactan de manera directa a la sociedad, de la mano de la empresa y el Estado. Para el rector Juan Luis Mejía Arango, este énfasis que la Universidad le da hoy a la investigación se enmarca dentro de su actual Misión: “Incorporamos tres nuevos elementos: uno, que EAFIT no está solamente para formar sino, ante todo, para contribuir con el progreso de esta región en las áreas económicas, políticas, sociales y culturales; dos, incluimos la investigación como parte misional de la Universidad, y, tres, concluimos con la frase ‘en permanente interacción con los sectores productivos y académicos’”.
Entre los resultados más visibles de este nuevo énfasis están las 17 patentes que la Superintendencia de Industria y Comercio (SIC) ha otorgado hasta la fecha a la Universidad: 7 de utilidad y 10 de invención.
Muestra de esta vocación es el Grupo de Estudios en Mantenimiento Industrial (Gemi), inscrito desde 2000 en el Sistema de Ciencia y Tecnología de Colciencias. En asocio con el Metro de Medellín han obtenido cuatro patentes de invención: una en el área de cables y tres en el campo de trenes. (Ver ‘Inventos para la seguridad y el confort de los pasajeros del Metro’).
Los inicios
Los investigadores del Gemi enfocan sus estudios en seguridad, disponibilidad, confiabilidad y costos de ciclo de vida de las tecnologías de sistemas complejos de ingeniería que existen en los sectores de transporte, minería y energía, esenciales para la productividad de empresas nacionales e internacionales. En el caso del Metro de Medellín, trabajan hace 13 años para que los usuarios viajen más cómodos y seguros y haya mayor disponibilidad de trenes y cables.
Leonel Francisco Castañeda Heredia, director del Gemi, explica que la alianza con el Metro empezó cuando esta empresa solicitó ayuda a EAFIT para medir las vibraciones del sistema y determinar si sus 42 trenes cumplían con los estándares de seguridad y confort.
Presentaron el proyecto con Colciencias y, tras su aprobación, el primer reto fue vencer el temor al fracaso, comprensible en un país sin experiencia en este tipo de iniciativas, que no genera tecnología ferroviaria y carente de infraestructura para efectuar las pruebas de polígonos que se requerían. Estaban en juego recursos del Estado, de la entidad beneficiaria y de una institución educativa privada.
Pero asumieron el desafío y crearon el Sistema Portátil de Diagnóstico (SPD), tecnología basada en la medición de fuerzas y aceleraciones en el tren, que permite evaluar patrones de seguridad y bienestar sin afectar las operaciones del Metro, la cual quedó como elemento de apoyo para sus rutinas de mantenimiento. Por su parte, personal del Metro desarrolló herramientas computacionales para analizar esos datos con la información generada en sus talleres.
Experiencia enriquecedora
Para Jaime Pérez Naranjo, jefe de Tranvías del Metro, la alianza con EAFIT ha sido fundamental para encontrar soluciones a problemas tecnológicos específicos. José Rodrigo Toro y Mauricio Enrico Palacio, profesionales de I+D+i de la empresa de transporte masivo, agregan que este tipo de asociaciones permiten al Metro dar proyección a temas que requieren sinergia entre el saber y las buenas prácticas industriales, con beneficio para ambas partes.
EAFIT también ha intervenido los cables del Metro, lo que derivó en la primera patente resultado de la alianza. Específicamente, en la Línea J inventaron una tecnología para automatizar una de las rutinas de mantenimiento y, así, disminuir su impacto en tiempo y costo para los usuarios, y en imagen y credibilidad para la empresa.
"En Colombia hemos sido más consumidores de tecnología que desarrolladores": Leonel Castañeda
Dicho resultado despertó el interés en la nueva tecnología por parte del fabricante francés del sistema: el Grupo Poma. “Le hicimos la transferencia y los nuevos sistemas de transporte por cable (Línea H y Línea M) vienen con ella”, relata el ingeniero mecá- nico Leonel Castañeda.
Beneficiados 75 estudiantes
Para Ronald Mauricio Martinod Restrepo, magíster en Ingeniería y docente de EAFIT, este trabajo en equipo ha enriquecido la formación de 50 estudiantes de los pregrados en ingenierías Mecánica, de Sistemas y Procesos, así como en Negocios Internacionales. Ellos han tenido la oportunidad de adquirir habilidades y destrezas complementarias a lo aprendido en las clases, así como aptitudes investigativas, proactivas y de conocimiento.
También, 22 estudiantes de la maestría en Ingeniería (seis de ellos funcionarios del Metro) y tres de la especialización en Mantenimiento Industrial, quienes aplican sus conocimientos en una empresa. Esto tiene un “impacto directo en la localidad y sirve, además, para que empiecen a forjar vínculos”, señala el ingeniero Martinod.
José Fernando Osorio Brand, magíster en Ingeniería de EAFIT e integrante del Gemi, enfatiza en que la relación con el Metro ha fortalecido su conocimiento y el de sus compañeros con el estudio de sistemas de transporte por cable, así como con intercambio mediante relaciones internacionales, en países como Francia, Austria, Suiza y Polonia. “Hemos consolidado un conocimiento único en el país, sobre todo en cables, y hemos recibido mucha retroalimentación de otras empresas, tales como Poma y otros operadores de sistemas de transporte instalados en Europa que han conocido este trabajo”.
"La capacidad de los grupos se crea en la medida en que haya continuidad en estos procesos": Leonel Castañeda.
Por su parte, Germán René Betancur Giraldo, ingeniero mecánico e investigador del Gemi, destaca que los proyectos de esta alianza se caracterizan por su componente experimental, que consiste en investigación aplicada en los talleres y vías del Metro. “Es una relación muy dinámica, los temas cambian considerablemente de un proyecto a otro e, incluso, hemos incursionado en desarrollo de softwares, por ejemplo, el realizado para el Sistema Portátil de Diagnóstico (SPD), que permite calcular indicadores de confort y seguridad a partir de la medición de fuerzas y vibraciones en el tren”, puntualiza Betancur.
Inventos para la seguridad y el confort de los pasajeros del Metro
Estas son las cuatro patentes de invención otorgadas por la Superintendencia de Industria y Comercio a la Universidad EAFIT y a la empresa Metro de Medellín:
1. Sistema de monitoreo de la condición de circulación de vehículos en el punto de conexión y operación entre el cable, la cabina, la estación y la pinza soporte en un sistema de transporte de tracción por cable.
Obtenida en agosto de 2015
SOLUCIÓN:
Este sistema de diagnóstico portátil se instala en las cabinas y estaciones del Metrocable para monitorear, de manera simultánea y en tiempo real, las variables de la interacción en el punto de conexión y operación entre la pinza que sostiene la cabina del cable y su entrada a las estaciones.
Mediante sensores láser y de carga, inclinómetros, acelerómetros y encoder (equivalente a un tacómetro), el sistema obtiene las variables dinámicas que sirven para medir las vibraciones de la cabina, su balanceo y su posición al ingresar a la estación, uno de los procesos más importantes de la operación en el que la cabina reduce su velocidad, mas no el cable.
Además, el sistema mide la presión del aire en los neumáticos guía que mueven la cabina en las estaciones a la velocidad de embarque y desembarque de personas, y las condiciones de las ruedas de guiado de la cabina, factores que determinan el confort y la seguridad del viaje del pasajero.
Antes, medir todas estas variables en una sola estación podía tomar una semana, era una labor dispendiosa que se hacía manualmente e implicaba altos recursos de personal. Ahora, con el invento, la medición de toda una línea como la J (San Javier-La Aurora) se toma el tiempo que la cabina instrumentalizada la recorra por completo: 24 minutos.
2. Dispositivo de suspensión para vehículos ferroviarios.
Obtenida en octubre de 2015
SOLUCIÓN:
Debido a que el sistema ferroviario de Medellín tiene tramos curvos y los trenes frenan o traccionan de manera constante, este invento optimiza los bujes de suspensión primaria del eje motriz y el remolque de los trenes de primera generación del Metro.
El dispositivo mecánico se monta en la suspensión primaria del vehículo ferroviario y permite que el tren tenga mayor flexibilidad durante su desempeño en los tramos curvos.
De esta manera, los nuevos bujes le permiten al Metro ajustarse mejor a la vía, aumentar la durabilidad de las ruedas del vehículo, extender la vida útil de los componentes de suspensión y disminuir no solo el desgaste en la interfaz rueda-riel, sino todos los costos asociados al aumentar el desempeño y bajar la demanda de remplazos de componentes en el tren.
3. Método para la inspección de los parámetros geométricos de vehículos ferroviarios.
Obtenida en diciembre de 2015
SOLUCIÓN:
Este método automatiza las rutinas de inspección de las ruedas de los trenes del Metro y optimiza la eficiencia de los operarios que revisan la seguridad para evitar descarrilamientos.
El Metro de Medellín tiene 58 trenes, cada uno con seis coches y 48 ruedas que se deben inspeccionar de manera regular para establecer el grado de deterioro de estas y evitar un descarrilamiento del vehículo.
Este invento consta de un equipo que se instala en la vía para escanear el perfil de las ruedas de los trenes del Metro y medir variables como el ancho y la altura de la pestaña, la banda de rodadura y el diámetro de la rueda.
El dispositivo se basa en visión artificial y sensores láser adheridos a los rieles de la vía ferroviaria para registrar el paso de cada rueda del tren. De esta manera, se logra hacer una medición automática y sin contacto del perfil de las ruedas de los trenes, lo que permite identificar si estas presentan un alto desgaste.
4.Sistema y método para detectar defectos ferroviarios en la redondez de las ruedas de un vehículo ferroviario.
Obtenida en febrero de 2016
SOLUCIÓN:
Por el desgaste, las ruedas de los trenes pueden perder su forma circular, tornarse ovaladas y, en unos casos, aplanadas en alguna sección. Este tipo de desgaste produce altas vibraciones y ruido, lo que afecta la comodidad de los pasajeros y algunos componentes del tren.
Esta labor dispendiosa para identificar defectos en la ruedas se automatiza con la invención, que consta de un tramo de vía con sensores que miden un patrón de fuerza generado cuando la rueda para sobre el riel con el instrumento. De esta manera, cuando no se alcanza el patrón predeterminado, el sistema permite identificar las ruedas con defectos de redondez.
La invención optimiza la labor de los operarios que revisan las ruedas del tren para garantizar la seguridad y el confort de los usuarios.
Tramitan una quinta patente
Repotenciación de trenes y extensión de su vida útil es el objetivo de la quinta patente de invención que EAFIT y el Metro solicitaron a la SIC en diciembre de 2015. Su título es: Traviesa para vehículos ferroviarios de pasajeros, procedimiento de ensamble de la misma y método para disponerla en una carrocería de vehículos ferroviarios.
El proyecto busca prolongar por 20 años el uso de los 42 trenes que están próximos a salir de circulación. “Gracias a esto, 126 coches del Metro de Medellín no quedarán como monumentos arrumados en talleres, lo que significa un ahorro para la sociedad”, comenta Leonel Castañeda, director del Gemi.
“Creamos la traviesa mediante extrusión de aleaciones de aluminio, es decir, un proceso de obtención de perfiles rectangulares con refuerzos internos en el que se presiona el material contra una matriz que tiene la forma requerida. Fue fabricado en Suiza con nuestros diseños y eso es lo que estamos patentando y sometiendo a revisión porque es novedoso en el ámbito mundial”, puntualiza el investigador Castañeda.
Investigadores
LEONEL FRANCISCO CASTAÑEDA HEREDIA
Ingeniero mecánico y doctor en Ciencias Técnicas. Profesor titular de la Universidad EAFIT desde 2012. Investigador Senior de Colciencias. Coordinador del Grupo de investigación Estudios en Mantenimiento Industrial (Gemi).
Área de interés: diagnóstico técnico de sistemas complejos de ingeniería que operan en los diferentes sectores de la economía.
RONALD MAURICIO MARTINOD RESTREPO
Ingeniero mecánico y magíster en Ingeniería Mecánica, Universidad EAFIT. Docente del Departamento de Ingeniería Mecánica de EAFIT.
Área de interés: modelado de dinámica de trenes y de sistemas de cables aéreos.
GERMÁN RENÉ BETANCUR GIRALDO
Ingeniero mecánico y magíster en Ingeniería Mecánica, Universidad EAFIT. Miembro del Grupo de investigación Estudios en Mantenimiento Industrial (Gemi).
Área de interés: diagnóstico técnico de sistemas de ingeniería.
JOSÉ FERNANDO OSORIO BRAND
Ingeniero mecatrónico, Escuela de Ingeniería de Antioquia.Magíster en Ingeniería Mecánica, Universidad EAFIT. Miembro del Grupo de investigación Estudios en Mantenimiento Industrial (Gemi).
Área de interés: automatización, control y monitoreo de sistemas de ingeniería.