Investigadores de la USM desarrollan proyecto enfocado al monitoreo de neumáticos mineros

14 · septiembre · 2017

El estudio, de tipo multidisciplinario, busca la caracterización de metamateriales magnéticos para la detección remota de rupturas en neumáticos de gran escala, utilizados en la industria minera.

Con el objetivo de diseñar y generar un sistema de monitoreo de tensiones al interior de los neumáticos mineros, para detectar en tiempo real complicaciones como pinchazos y fallas incipientes y así programar su adecuado mantenimiento, son las principales características de un proyecto de I+D que actualmente está desarrollando un equipo de académicos de la Universidad Técnica Federico Santa María.

La investigación, nace como respuesta a una problemática que sucede en el área minera y que se relaciona con la escasa capacidad de predicción de tensiones de ruptura de la llanta, las que comprometen la seguridad del operador y el uso planificado de vehículos que transportan toneladas de mineral diariamente.

Carlos García, Director de este proyecto y académico del Departamento de Física, comenta que “la idea de esta investigación es la detección de tensiones antes de que haya una ruptura en el neumático y generar un sistema que sea capaz de monitorear estas fallas antes de que se produzcan grietas, para determinar el estado de desgaste o de tensiones en el material. En las ruedas de los camiones mineros, por ejemplo, cuando un neumático estalla producto de estas rupturas, es muy fuerte la explosión, entonces los trabajadores deben alejarse a unos 100 metros de distancia, por temas de seguridad”.

De esta forma, esta investigación pretende detectar tempranamente este tipo de dificultades en los neumáticos – cuyas medidas suelen alcanzar los 4,3 metros de diámetro – y así evitar un daño más catastrófico y extremo, como el descrito por el profesor García.

En esta primera etapa del proyecto, se pretende realizar una prueba de concepto que consiste en calcular la tensión sobre el caucho del neumático a través de la medición de ondas electromagnéticas. Para ello, se están desarrollando técnicas experimentales y simulaciones computacionales, que pretenden optimizar la distribución de microhilos en el metamaterial, que consiste en caucho con los microhilos incorporados, así como caracterizar la respuesta de absorción de microondas cuando está sometido a diferentes tipos de tensiones.

“En estos momentos, estamos en la fase de insertar unos microhilos que importamos desde el extranjero, al interior del polímero. La instalación del sistema detector, en tanto, se hará a través de un dispositivo que revelará la variación de la absorción de microondas debido al cambio en la respuesta magnética del sistema, en presencia y ausencia de tensiones internas y externas. Todo esto se realizará a través de la compra de diversos equipos de generación y detección de microondas”, explica García.

Con este proyecto, se explora un novedoso nicho de investigación, el que también contempla un aspecto económico importante al trabajar con un material inteligente o metamaterial de baja complejidad. Asimismo, se entrega una solución tecnológica a un costo aceptable y que tiene un alto impacto en la industria minera, que en este minuto es clave para nuestro país.

Además, considerando que los sistemas a estudiar pasan desde conocimientos avanzados de magnetismo, fabricación de polímeros, ingeniería de alta frecuencia y modelación computacional, este proyecto se convierte en un estudio multidisciplinario.

Es importante mencionar que esta investigación –financiada por el Programa IDeA en Dos Etapas de Conicyt- también cuenta con la participación de Christopher Cooper, como Director Alterno, perteneciente al Departamento de Ingeniería Mecánica, además de Cristian Acevedo y Felipe Chacana como Investigadores, todos de la USM.

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