Estudiantes de la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (FIME) de la Universidad Veracruzana (UV) diseñaron y elaboraron herramientas y prototipos con tecnología actual como es el diseño asistido por computadora (CAD), ingeniería mecánica para simulaciones (CAE) y fabricación asistida por computadora (CAM).

Esta actividad fue realizada como parte de las experiencias educativas (EE) Ciencias de los Materiales y Turbomáquinas, impartidas por Yazmín Rivera Peña y José Gustavo Leyva Retureta, respectivamente, quienes subrayaron el interés por impulsar a los alumnos hacia la adquisición de nuevas competencias y habilidades requeridas por la Industria 4.0.

Entre las herramientas elaboradas destaca una impresora y un escáner 3D, así como una máquina CNC, de las que se derivaron tres equipos didácticos, entre ellos una bomba centrífuga y otro en proceso que es un aerogenerador.

Al reconocer el apoyo del cuerpo académico (CA) Ingeniería Transdisciplinar, Leyva Retureta, también responsable del Laboratorio de Termofluidos, resaltó que las tres tecnologías empleadas actualmente se desarrollan en los laboratorios de investigación de Ciencias de los Materiales, Mecatrónica Aplicada y Tribología, así como en el taller de Mecánica, ubicados al interior de la FIME.

Hoy en día, empresas como General Electric, Audi, Volkswagen, entre otras, solicitan que los ingenieros tengan el dominio de por lo menos dos de las tres tecnologías citadas, ya que la mayoría emigra hacia su uso para la optimización de recursos, informó.

La interconectividad de todos estos procesos, junto con la interacción del usuario, dará pauta a la Industria 4.0, la cual tiene un gran impacto a nivel mundial.

“En pocas palabras, los estudiantes diseñaron sus propias herramientas y tecnologías que en un futuro impactarán para el diseño de sus propios prototipos y prácticas profesionales”; es decir, derivado de las máquinas diseñadas y construidas dentro de la EE Ciencias de los Materiales, se crearon prototipos para la EE Turbomáquinas.

Explicó que como parte de las tecnologías CAD, CAE y CAM, los jóvenes aprendieron lo relacionado con la ingeniería asistida por computadora, llevaron a cabo simulaciones de aerogeneradores, bombas de engranaje y turbinas tipo Pelton.

Gracias a la manufactura asistida por computadora, lograron diseñar y crear una bomba de engranajes, así como generar un prototipo para un equipo didáctico de pruebas de aerogeneradores.

Yazmín Rivera comentó que en la EE que imparte, los alumnos estudian los poliméricos bajo pruebas y normas certificadas. “Trabajamos en el desarrollo de algunas pruebas con polímeros, donde los jóvenes emplearon esos materiales para la creación de piezas y en la elaboración de la impresora y el escáner 3D”.

Simultáneamente, también se les motiva a ingresar al área de la investigación, con el fin de analizar qué existe atrás de la elaboración de piezas, por qué se comportan de cierta esa manera, cuál es la metodología más idónea para reforzarlas.

“Queremos que los estudiantes conozcan las necesidades que tiene la Industria 4.0, el mercado, la ejecución de cosas que servirán en su desempeño profesional.”

Al final, dio a conocer que los proyectos se llevaron a cabo en los laboratorios de Materiales y Termofluidos, mientras que el recurso económico para concretarlos fue generado por los propios profesores y alumnos.

“La EE Ciencias de los Materiales superó nuestras expectativas”

Alejandro Mestizo Olivo y Arturo Silva García, alumnos de Ingeniería Mecánica y quienes cursan la EE Ciencias de los Materiales, expusieron que esta materia superó sus expectativas, sobre todo porque la enseñanza abarcó lo teórico y lo práctico.

Comentaron la importancia de que los jóvenes en formación tengan conocimiento de varios aspectos, pues en su caso tuvieron la oportunidad de participar en la elaboración de piezas poliméricas, fundición de plomo y en el armado de una impresora 3D.

“Me gustó la parte de los polímeros, recrear las piezas a partir de moldes, hacerlas desde cero; empezamos con modelos de principiante, pero teniendo el equipo y una mayor experiencia podemos aplicarlo a un proyecto”, dijo Alejandro Mestizo.

Por su parte, Arturo Silva exhortó a los alumnos que están por cursar esta EE, a adentrarse además en el área de control numérico y de la impresora 3D, de esta forma podrán reunir todos los conocimientos y sentar las bases requeridas por la industria en el mercado laboral.

“Emprender un proyecto es una parte muy bonita, así como el proceso de investigación y práctica.”

Elaboración de impresora 3D

Felipe de Jesús Rivera Villa y Ricardo Cortés Flores, egresado y alumno de séptimo semestre de Ingeniería Mecánica, respectivamente, realizaron una exposición sobre su experiencia en el armado de una impresora 3D, así como del funcionamiento y ventajas en el uso de las impresoras 3D Prusa I3 y Anet A8.

Ricardo Cortés comentó que su contacto con estos aparatos empezó como un proyecto simple, también dentro de la EE Ciencias de los Materiales.

Poco a poco se empezaron a implementar aspectos como el armado, mantenimiento y uso; de esa manera aprendió lo más básico del diseño de una impresora de este tipo, tecnología útil en la época actual dado que las técnicas de manufactura han cambiado radicalmente con respecto a otros años.

“Hay algunas impresoras 3D que funcionan a partir de metal fundido, las cuales son óptimas para la realización de piezas, refacciones o armado o en el ámbito automotriz.”

En este último ramo, dijo, la impresión 3D produce una reducción de costos muy general con respecto a la elaboración de moldes y fabricación de piezas plásticas para refacciones o armado del mismo, “esto genera una gran ventaja respecto a otras técnicas de manufactura”.

Agregó que es necesario que los jóvenes de nuevo ingreso se interesen por conocer más de esta área y adquieran su dominio, lo cual les ayudará a defenderse en caso de ingresar a alguna industria.

Por su parte, Felipe de Jesús Rivera detalló algunas de las piezas que conforman una impresora 3D Prusa I3, entre ellas: una cama caliente, un extrusor que derrite el filamento del plástico PLA que permitirá crear figuras o modelos, entre otros; es decir, este modelo por medio de un motor jala el material y lo transporta a un lugar donde se funde.

“Por medio de una programación se colocará en un punto y hará una capa con el material fundido, se moverá mediante coordenadas y de esta manera creará una pieza 3D.”

Elaboración de una máquina CNC

Edgar Susunaga Rivera y Luis Ricardo Leyva Araujo, alumnos del noveno y séptimo semestre de Ingeniería Mecánica, destacaron su intervención en el proyecto “Diseño y construcción de Control Numérico Computarizado (CNC)”, desarrollado como parte de un convenio de colaboración con la Secretaría de Agricultura y Desarrollo Rural (Sagarpa), con el fin de concretar un trabajo de tesis y en beneficio del sector agrícola de Veracruz.

Susunaga Rivera dio a conocer que con este prototipo se espera poder hacer placas de bronce y circuitos eléctricos para automatizar sistemas de riego. “Es un proyecto que se tiene planeado a futuro, pero quizá en unos meses lo hayamos concluido”.

Luis Ricardo Leyva comentó que adquirió mayor experiencia con el diseño y elaboración de la máquina CNC, pues pudo explotar sus conocimientos al máximo dentro de la EE Ciencias de los Materiales. Asimismo, con este proyecto logró acercarse a los procesos de manufactura asistida por computadora.

“Hicimos placas PCV para sistemas electrónicos, también estamos maquinando en madera, y dependiendo de la herramienta que utilicemos podremos adentrarnos en otro tipo de materiales como el aluminio.”

Subrayó que en el sector industrial los procesos CNC son muy importantes porque brindan ciertas características que requiere una pieza mecánica.

A diferencia de las impresoras 3D que aportan material, las CNC lo quitan. “Se pone un material con parámetros más grandes y a partir de ahí va desbastando y genera la pieza”.

Aseguró que con dicha práctica obtuvo una mayor experiencia y pudo reforzar sus conocimientos, gracias al aporte de los maestros y compañeros.

Ambos jóvenes dijeron que lo más complicado del proyecto fue armar la máquina, pues ésta debe ser muy precisa. Si alguno de los ejes está mal calibrado o ensamblado repercute en la herramienta y en el material desbastado, se debe tener la misma precisión que una impresora.

Indicaron que en los equipos convencionales, un operador se encarga de mover cada eje, mientras que a los automatizados se les introduce un código en el lenguaje G; a partir de una serie de coordenadas, la máquina efectúa los movimientos por sí misma.

“Antes debe programarse la pieza y luego simularla, ahí hacemos uso de los tres parámetros tecnológicos: diseño, simulación y manufactura.”

Funcionamiento y comportamiento de una bomba de engranajes

Miguel Francisco Rodríguez Vignola, Salvador Leyva Osorio y Erik Antonio Aparicio Argüelles, estudiantes de Ingeniería Eléctrica, se refirieron a la simulación y diseño a través del software SolidWorks, de una bomba de engranaje.

En ella se emplearon técnicas de dinámica de fluidos computacional (CFD) para optimizar y ver su correcto funcionamiento; una vez alcanzados los parámetros necesarios, se importó el dibujo al lenguaje de coordenadas para la manufactura, mediante el software Cura.

Explicaron que posteriormente se utilizó una impresora 3D para la impresión de las piezas, armado y funcionamiento. Dicho proceso es la parte productiva de la Industria 4.0, que es el futuro de la ingeniería como tal, lo cual es de vital importancia para la formación de los ingenieros mecánicos y eléctricos.

Por su parte, Gustavo Zitácuaro Lara, quien cursa el quinto semestre de Ingeniería Eléctrica, compartió que su experiencia se adentró en el funcionamiento y comportamiento de la bomba de engranaje, dentro de la EE Turbomáquinas.

Dio a conocer que durante las clases vieron fórmulas y ejercicios, pero gracias al Laboratorio de Turbomáquinas pudo asistir a prácticas asesoradas por maestros y compañeros de semestres más avanzados.

“Desde mi punto de vista, una cosa es verlo de manera teórica y otra en la práctica.”

Asimismo, aprendió sobre el diseño de diferentes turbinas tipo Pelton, que son muy importantes para la generación de electricidad.

Todo lo relacionado con el diseño también lo vio en la EE Turbomáquinas, con el empleo de SolidWorks que les permite hacer un análisis CFD sobre el flujo.

“Nosotros hicimos el diseño propio de una turbina y la pudimos simular para ver su comportamiento.”

Concluyó en que la simulación del equipo se deja abierta la posibilidad para futuras generaciones de pasar a la manufactura. 

Aerogenerador vertical tipo savonius

Carlos Daniel Tejeda Mata, de noveno semestre de Ingeniería Mecánica, realiza su servicio social en el Laboratorio de Termofluidos, donde se centró en el diseño asistido por computadora (CAD) e ingeniería mecánica para simulaciones (CAE).

Entre sus prácticas, destacó el diseño de piezas, simulación y ensamblaje aplicado a un aerogenerador vertical tipo savonius, dispositivo que convierte la energía cinética del viento en energía eléctrica.

La ventaja de este tipo de análisis es ver el comportamiento que podían tener los álabes al contacto con el viento, y con los datos que se obtengan se podrá hacer el rediseño y optimización de los prototipos.

En cuanto al diseño, simulación y armado de la bomba de engranajes, resaltó que se emplearon las tres tecnologías: CAD, CAE y CAM. Cabe destacar que los álabes fueron manufacturados a través de impresión 3D.

En tanto, Alejandro Leyva Barrientos, quien cursa el séptimo semestre de Ingeniería Eléctrica, manifestó su satisfacción por haber cursado la EE Turbomáquinas.

“Dado que la materia es muy complicada porque muchas veces es muy difícil entender el funcionamiento de las máquinas, este año a través de las simulaciones se logró un impacto en la forma de enseñanza y aprendizaje.”

Además, como Consejero Alumno de la FIME, dio a conocer que a partir de estas EE los profesores han planteado la necesidad de que los alumnos participen en cursos paralelos a estas materias para un mejor desempeño y preparación.

Claudia Peralta Vázquez/Prensa UV