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Itainnova presentará en un congreso un nuevo sistema de ahorro de energía por reducción de fricción en máquinas

El Instituto Tecnológico de Aragón participará los días 26 y 27 de agosto en un congreso, de manera virtual, donde expondrá una nueva metodología sostenible, dentro del proyecto europeo Mouldtex, para el diseño y la fabricación de grandes volúmenes de componentes poliméricos con superficies micro texturizadas que podrían lograr una reducción de la fricción superior al 20%. ITAINNOVA, adscrito al Departamento de Ciencia, Universidad y Sociedad del Conocimiento del Gobierno de Aragón, participa, así, en “The 8th International Conference on Fracture Fatigue and Wear (FFW 2020)” .

La importancia de este desarrollo Holistic Design Software, denominado “Mouldtex Optimizer”, se entiende en el contexto de conocimiento sobre la reducción de la fricción en aplicaciones industriales, donde los sellos de goma dinámicos deben soportar millones de ciclos de carga, generalmente en condiciones difíciles, es un desafío constante, ya que causa la generación de calor, acelera el desgaste y produce daños y fugas prematuras.

Los componentes de sellado dinámicos son una parte crítica de sistemas deslizantes y rotativos como por ejemplo motores, cilindros y válvulas hidráulicas o neumáticas, compresores de aire y otros equipamientos industriales.

Estos sellados tienen que prevenir cualquier tipo de fuga entre los dominios que separan, soportando millones de ciclos de trabajo, a menudo bajo condiciones de presión, velocidad y temperatura extremas. Por ejemplo, los frenos de los vehículos funcionan con un sistema hidráulico que acumula una presión elevada. Si la junta de sellado falla, y entran contaminantes en el interior del sistema, una posible consecuencia sería el fallo del sistema de frenos.

Además, según la Red Europea para la Prevención del Desgaste Industrial, las estimaciones muestran que entre el 2 y el 4 por ciento del producto interno bruto (PIB) de un país industrializado se pierde por fricción y por desgaste de partes mecánicas. Esto representa un coste aproximado de entre 265 mil millones de euros y 530 mil millones de euros por año en las economías de la UE.

Debido a este impacto económico, la reducción de la fricción en los componentes de sellado dinámico es un punto crítico para que Europa logre sus objetivos. Actualmente, se parte de la base de estudios previos que han demostrado que la reducción de fricción en sistemas de sellado dinámico tiene un tremendo potencial de ahorro de energía.

Según explica Belén Hernández, doctora ingeniera del equipo de Modelado y caracterización avanzada de Materiales de ITAINNOVA, que será ponente en el citado congreso, “este software se basa en un modelo complejo de fricción mixta que se simplifica a través del Modelo de orden reducido (ROM), un método numérico para la simplificación de problemas multivariables, que reduce drásticamente el costo computacional requerido para resolver modelos numéricos complejos y sintetizar datos experimentales. Nuestro enfoque tiene como objetivo describir y, por lo tanto, predecir el comportamiento de un sistema a través de una aproximación matemática, preservando sus principales características y parámetros físicos. El reto tecnológico de este proyecto es liberar el gran potencial de la técnica de texturizado superficial para la reducción de la fricción, aplicándolo específicamente a componentes plásticos y elastoméricos dinámicos, donde la reducción de la fricción es esencial y donde ya hay resultados prometedores a nivel teórico o preindustrial y de laboratorio”.

Basado en algoritmos de optimización, “el software web proporciona un patrón de textura personalizado óptimo adaptado para cada tipo de sistema de contacto y condiciones de operación. Además, el sitio web permite visualizar los resultados de ROM en diferentes formatos, es decir, gráficos 2D o 3D o resultados numéricos, y analizar la calidad de la ROM. Dicha herramienta será útil para permitir que los productores controlen la calidad de sus productos de forma directa, antes del inicio de la producción de moldes. Así, pues, se necesitan modelos numéricos robustos que permitan la evaluación de los diseños de textura antes de la fabricación y que puedan evitar los enfoques de prueba y error que consumen mucho tiempo y recursos económicos”, señala Belén Hernández.

Concluye que “la aplicación de esta metodología tiene como objetivo final aplicar texturas en la superficie de juntas de sellado que siguen un patrón repetitivo y que se fabrican por moldeo. Estas texturas van a conseguir, entre otras cosas, reducir la fricción y el desgaste del componente”.

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