18 de agosto de 2017

MONITOREO DE NEUMATICOS MINEROS

Por CARLOS GARCÍA G.
Académico del Departamento de Física
Universidad Técnica Federico Santa María

Estudio busca la fabricación y caracterización de metamateriales magnéticos para la detección remota de tensiones en neumáticos utilizados en minería.

Diseñar un sistema de monitoreo de tensiones en el interior de los neumáticos utilizados en el sector minero para detectar en tiempo real complicaciones como pinchazos y fallas incipientes y así programar su mantenimiento adecuado, es el principal objetivo 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.

Con este estudio, se 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 lo es la explosión de éste, accidente que incluso puede costarle la vida al o los trabajadores que se encuentren cerca del camión al momento del estallido.

El sistema propuesto, se basa en la incorporación de microhilos ferromagnéticos dentro del caucho del neumático. Con esta incorporación, las propiedades magnéticas de estos microhilos cambian en función de la tensión a la que están siendo sometidos, lo cual permitirá conocer el estado de desgaste de neumático y su capacidad de resistir tensiones adicionales al medir la dispersión de microondas, haciendo que el caucho se convierta en un metamaterial.

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.

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.

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. De esta manera, se entrega una solución tecnológica a un costo aceptable y que tiene un alto impacto en la industria minera, que es clave en 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.

Para el correcto desarrollo de este proyecto, los investigadores involucrados procedieron a la compra de equipos pertinentes para fabricar y caracterizar adecuadamente los metamateriales magnéticos, los cuales finalmente serán implementados en el interior del neumático. Luego, mediante un sistema de antenas se realizará la medición remota de tensión para leer su estado interno, el cual será comparado con la respuesta obtenida para diferentes niveles de tensión, siendo así capaces de predecir los niveles de riesgo.

Cabe destacar, 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.

 

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