Nueva patente en Ingeniería Mecánica Soluciona problema en plantas generadoras de energía a orilla de río

La profesora Sara Aida Rodríguez Pulecio de la Escuela de Ingeniería Mecánica, lideró un proyecto con Celsia, el cual tuvo, entre sus resultados, una nueva patente. “RODETE SECCIONADO PARA BOMBEAR ALGÚN TIPO DE FLUIDO O TRANSFORMAR LA ENERGÍA HIDRÁULICA EN POTENCIA MECÁNICA EN UN EJE”, es el título que tiene esta patente, otorgada a la Universidad del Valle y a la Empresa de Energía del Pacífico S.A. – E.S.P “EPSA E.S.P”, según resolución 66343 del 25 de noviembre de 2019, de la Superintendencia de Industria y Comercio; por un periodo de 20 años. Se reconoce como inventores a los investigadores, Jair Alexander Ladino, Jairo Antonio Valdés Ortiz, Sara Aida Rodríguez, Francisco Larrahondo Cobo, John Jairo Coronado Marín, Leonel Alveyro Teran Llorente y Juan David Pérez.

Esta patente es un desarrollo que ayuda a mejorar la fabricación y ensamble de los rodetes de las turbinas generadoras de energía que están a orillas de río. Se inventó una forma novedosa de seccionar y armar nuevamente el rodete, pieza fundamental en estas turbinas, garantizando que tendrá un comportamiento optimo dentro del andamiaje de la generación de energía. Este fue un proyecto que se desarrolló entre 2014 y 2017, a finales de 2019 se le otorga el derecho de patente. Este desarrollo fue el principal objetivo de la tesis de maestría en ingeniería con énfasis en ingeniería mecánica del egresado Juan David Pérez.

La Escuela de Ingeniería Mecánica había trabajado en proyectos pequeños con Celsia, se buscaba la forma de poder desarrollar una investigación de mayor envergadura, pues ya se contaba con la confianza suficiente gracias a los trabajos realizados. Celsia plantea a la Escuela de Ingeniería Mecánica el proyecto “Diseño Integral de Estrategias para el Control de desgaste erosivo en Turbinas”. Se involucraron varias ramas de la Ingeniería mecánica como fueron: tribología, diseño mecánico y mecánica de fluidos haciendo que el proyecto fuese un reto para todos los investigadores.

Celsia presentó un problema en una planta generadora de energía a orillas del río Amaime. Las turbinas generadoras de electricidad a orilla de río, toman el agua directamente sin embalsar. Presentando un contacto directo de las partículas de arena y de diferentes minerales presentes en el agua, con los rodetes; provocando desgaste a las piezas. Además, de presentar un mantenimiento más pronto de lo planificado por la empresa, con los costos que esto genera, también trajo un bajo rendimiento de la turbina. Este problema le fue planteado a la Escuela de Ingeniería Mecánica, se presentó como un proyecto de investigación a Colciencias, fue aprobado para ser cofinanciado por Celsia y la Universidad del Valle.

En la investigación se plantearon diferentes soluciones al problema como, los recubrimientos de carburo de tungsteno o la nitruración por plasma pero para usar el primero se requiere tener expuestas (a la vista) las superficies, y en el caso de los rodetes convencionales pequeños esto no se da lo que lleva a que se recubran parcialmente y en condiciones que no son las óptimas, y para la nitruración con plasma se requieren hornos que para el tamaño de los rodetes no están disponibles en Colombia.

A este problema se le encontró una solución muy ingeniosa por parte del equipo de la Escuela de Ingeniería Mecánica que consistía en particionar la pieza de forma tal que las partes resultantes se pudieran introducir a los hornos disponibles o recubrir en condiciones óptimas. El resultado de esta partición con su respectivo armado y optimo desempeño después de armar la pieza nuevamente es lo que obtuvo el derecho de patente para la Universidad, Celcia y el equipo de la  profesora Sara Aida Rodríguez.

El proyecto permitió identificar criterios de operación y parada que minimizan los costos de desgaste, una geometría menos susceptible a desgastarse y una modificación de la superficie más resistente a la erosión por partícula dura y a la cavitación. El prototipo que está operando en la planta es de una sola pieza y fue nitrurado por Plasma, pero tuvo que trasladarse a Italia para ese procedimiento, para Celsia el resolver este problema le trae un mejoramiento en su productividad.

Este proyecto también permitió a los investigadores de la Universidad trabajar con gente de Celsia, que brindaron otro punto de vista para el desarrollo del proyecto en cuanto a los costos para la empresa y la importancia de mantener una producción con la mayor eficiencia. Este es otro caso en que la Universidad aplica la ciencia y la tecnología en la solución de problemas presentes en la industria de la región ayudando a que estas empresas puedan continuar con el desarrollo del país.

La Profesora Sara Aida espera poder seguir desarrollando la tecnología protegida y para esto se busca la posibilidad de aplicar este desarrollo en piezas más pequeñas para probar el método de particionar y de ensamblar, para que se genere más confianza en este proceso y que sea tenido en cuenta por más empresas del sector.