portada cabiro 44

La revista d e C i d a u t
CABIRO
enero-junio 2013
nº 44
Cidaut potencia la investigación
en ingeniería biomédica
Desarrolla dispositivos de comunicación para niños afectados por parálisis cerebral
Sistema Alternativo y
Aumentativa de
Comunicación (SAAC)
desarrollado por Cidaut.
PROYECTOS
Dhemos diseña y valida un modelo
que mejora la gestión energética del
vehículo
Quiesst desarrolla un método de
ensayo mejorado para la caracterización
de las pantallas acústicas
10-11
La Fundación
Cidaut se convierte
en nodo de nivel 2
de la red PI+D+i
S u m a r i o
4-5
Cidaut crea una línea de investigación sobre
ingeniería biomédica
12-13
Tesis de Jesús
Poveda
14
Las ventajas de
la aleación de
aluminio y el
reforzado con
espuma en
automoción
15
Propuestas para
aligerar la
estructura de
los vehículos
eléctricos
Cidaut ha desarrollado un Sistema Alternativo y Aumentativa de Comunicación (SAAC).
6-7
Dhemos diseña y valida un modelo que
mejora la gestión energética del vehículo
8-9
Quiesst desarrolla un método de ensayo
mejorado para la caracterización de las
pantallas acústicas
2 Cabiro Nº 44 enero-junio 2013
E d i t o r i a l
El cuidador del templo
on medidos golpes de martillo, uniendo el cuidado y la experiencia, Galeridis se afanaba en ajustar una llanta de acero sobre el aro de madera de
la rueda de un carro. Se acercó hasta él Auriadón:
- Vengo a despedirme, mañana partiré hacia la isla
Selentina. Estaré allí cuatro o cinco semanas.
- Enhorabuena, no sabes cómo te envidio. Es la isla
más bella y sorprendente que he conocido- le contestó el
viejo encargado.
- Kepionte y Arcaris comparten tu opinión, han coincidido en que se trata de un lugar precioso -apuntó Auriadón.
- La primera vez que visité Selentina, hace muchos
años, desembarqué en el sur, en una pequeña cala llamada Tunsia. Desde el barco, poco antes de arribar, me
quedé extasiado al contemplar el panorama y, en especial, el templo que corona el promontorio que se alza frente a la costa. Es como un grandioso velero varado sobre la
roca, una vista impresionante. No olvides visitar la colina
de los templos.
- Lo haré, ten por seguro que lo haré.
- Allí podrás comprobar las colosales dimensiones de
aquel singular escenario. Sin duda, la más hermosa exhibición arquitectónica que puedas contemplar. Se quedó
grabada en mi mente para siempre. Recuerdo que fui
muy afortunado, pues, al atardecer, cuando el cielo estaba limpio, sin una nube que disimulara su grandeza, apareció la luna. Una luna llena, blanca, brillante; una luna
poderosa que parecía desafiar al sol que se acostaba. En
el horizonte destacaban leves y pardas colinas, moteadas
por olivos centenarios, mudos protagonistas de aquel
mágico paisaje. Allí sentirás la necesidad de dar las gracias a los dioses por poder disfrutar de la belleza de cuanto se alza ante tus ojos.
- Me lo estás pintando tan bello que corro el riesgo de
quedar decepcionado cuando me halle frente a la realidad.
- Cuando entré en el último templo, descubrí un misterioso personaje que portaba una mecha encendida. Tras
ofrecerle mi saludo, pregunté: “¿Qué haces?” “Voy a derrotar a la oscuridad y dar vida a las sombras” -me contestó.
“¿Y cómo lo consigues?” “Muy sencillo, encendiendo la
antorcha que preside la entrada. Si esperas un momento
podrás observarlo. Comprobarás cómo las oscilaciones de
la llama provocan que la luz comience un sutil baile sobre
las columnas y las paredes. Así apreciarás las múltiples
tonalidades que muestra la piedra. Podrás contemplar su
alma” -me susurró con un tono intrigante. De inmediato se
C
Consejo Editorial: José Oliveri, Juan Carlos
Merino, Maite Fernández y José Luis Chacel
Dirección: Cidaut
Edita: Ediciones La Meseta S.L.
Impresión: Maas
Depósito Legal: VA-206-2002
aproximó a la antorcha, arrimó la mecha y, en un
momento, comencé a descubrir lo anunciado. En un tono
más pausado, seguí con mi interrogatorio: “¿Quién eres?” mientras él, jugando conmigo, comentó: “Digamos que un
agitador de ideas”. Y yo de nuevo: “¿vives aquí?”. Y él:
“Cuido este templo”. Y yo: “¿A qué Dios está dedicado?”.
Y él: “A ningún Dios”. Y yo, extendiéndome: “Es el primer
templo que yo conozca que no está dedicado a un Dios”.
Y él, más conciliador, añadió: “Está dedicado al conocimiento”. Y yo, insistente: “Por qué?”. Y él, paciente, mirándome fijamente, matizó: “El conocimiento es el camino
que te conduce al lugar donde habitan los dioses”. Tras una
breve pausa, prosiguió: “Todo es debido a una vieja historia que, cuentan, sucedió en estas tierras. Ven, sígueme”.
Me condujo hasta la escalinata situada al norte del edificio y desde lo alto me indicó: “¿Ves ese valle que desemboca en aquella garganta?”. “Perfectamente” -dije. “Pues
cuentan que allí se criaban los mejores y más fieros toros
de esta región. Vivían sanos y felices, pero cuando se les
acababa el pasto, se veían obligados a abandonar el
valle en busca de tierras más fértiles. Obviamente, en esas
incursiones provocaban el caos allá por donde fuesen y, lo
que era aún peor, lesiones muy serias a las personas. Éstas,
para protegerse, optaron por construir una empalizada
que cerrara la garganta y, de esta forma, confinar a la
manada. No resultó eficaz, en la primera arremetida fue
astillada y derribada por las reses. Años después, los vecinos optaron por construir un sólido muro de piedra y, de
esta forma, consiguieron que el ganado no pudiera salir.
La población de animales continuó creciendo y, en su propia crisis, encontraron la forma de evadirse. Su instinto para
lograr la libertad les llevó a sacrificarse contra la pared de
piedra. Una montaña de toros muertos permitió que otros
muchos, pisoteando sus cuerpos, alcanzaran la parte superior del muro y pudieran abandonar el valle”. Ante mi
mezcla de incredulidad y asombro, concluyó: “¿Qué te
parece?”. “Es una historia sorprendente, pero no entiendo
qué tiene que ver con el conocimiento” -observé. Se dio la
vuelta y volvió sobre sus pasos mientras yo permanecía
inmóvil. Antes de desaparecer, se giró y gritó, aparentemente enfadado: “¡Los progresos del conocimiento se
afianzan sobre los resultados obtenidos tras los esfuerzos
que hicieron otros anteriormente!”.
- Curioso personaje, estaré prevenido si me lo encuentro por allí -afirmó Auriadon.
- Si así fuera, aprovecha la circunstancia. Tu conocimiento sobre el templo y su cuidador es mayor que el que
tuve yo aquella vez.
Cabiro es la revista oficial del Centro de
Investigación y Desarrollo en Transporte
y Energía.
Tirada: 1.000 ejemplares.
Distribución: Gratuita para la plantilla de Cidaut.
Periodicidad: Trimestral
Cidaut. Parque Tecnológico de Boecillo. Parc. 209. 47151 Boecillo. Valladolid.
Telf/fax: 983 54 80 35/983 54 80 62. Web: cidaut.es
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de las opiniones reflejadas en los artículos firmados por personas ajenas a la
redacción. Prohibida la reproducción total
o parcial de textos e imágenes sin citar la
fuente.
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Nº 44 enero-junio 2013 Cabiro 3
P R O Y E C T O
Cidaut crea el departamento de
Ingeniería Biomédica
El centro aplica los métodos de la ingeniería a la comunicación y
rehabilitación cognitiva de niños afectados por parálisis cerebral
Robot Lego Mindstorms utilizado por Cidaut para rehabilitación cognitiva.
ajo el término de parálisis
cerebral se agrupa un conjunto de trastornos que
aparecen en el nacimiento
o en los primeros años de la infancia, afectando permanentemente
al control del movimiento del cuerpo y a la coordinación de los músculos. Tales trastornos no evolucionan, esto es, no empeoran con el
tiempo pero puede llegar a ser
incapacitantes, impidiendo tanto el
movimiento como la comunicación
de los afectados.
En los casos más agudos de la
parálisis cerebral, los afectados se
apoyan en dispositivos tecnológicos
que les ayudan en su comunicación
con los demás. Desde su Departamento de Ingeniería Biomédica,
Cidaut desarrolla tecnología asistiva
para mejorar la calidad de vida de
las personas con necesidades especiales. Uno de los campos en el que
ya se han producido notables avances es en el de los Sistemas Alterna-
B
4 Cabiro Nº 44 enero-junio 2013
tivos y Aumentativos de Comunicación (SAAC), es decir, acceso al
ordenador (tablets, smartphones,
etc.) para aquellas personas que no
pueden utilizar los interfaces clásicos
como el ratón. “Desde noviembre
de 2010 iniciamos una serie de trabajos con niños con problemas de
movilidad, pero no cognitivos, que
utilizan en su colegio -CEIP Francisco
Pino de Valladolid- el dispositivo
Eyetech, dispositivo comercial de
acceso al ordenador basado en
detección de la pupila. El uso de
este sistema en las rutinas diarias
del centro es complejo debido fundamentalmente a la necesidad de
calibraciones casi continuas, la
importancia de su uso por personal
especializado y, sobre todo, por lo
costoso de realizar tanto su mantenimiento como la implementación
de correcciones o mejoras en el
mismo”, apunta Miguel Gómez, del
Departamento de Ingeniería Biomédica.
Las limitaciones de este mecanismo llevan a unos primeros trabajos en los que se desarrolla un nuevo
sistema de acceso al ordenador
basado en diversos dispositivos de
entrada, los cuales van desde una
webcam convencional a la modificación de punteros dotados de
giroscopios (mandos de la Wii o
apuntadores usados para las presentaciones con diapositivas) con los
que se puede realizar un ratón virtual. “Aunque se obtienen resultados muy fiables con personas sin
discapacidad, su traslación a niños
con parálisis cerebral implica una
gran trabajo de entrenamiento
debido a la distonía que presentan.
El primer prototipo se orientó sobre
dispositivos inerciales (adaptación
de giróscopos y acelerómetros)”,
asegura Gómez. Tras este primer
estadio, se implementa una nueva
versión del SAAC basada en cámaras de infrarrojos que se programa
con una interfaz que resulta altamente motivadora para los más
pequeños, con fuentes y fondos
configurables y una serie de características como la posibilidad de usar
técnicas de barrido, control de
latencia sobre las teclas a pulsar,
texto predictivo o control de funciones clásicas de un ordenador, entre
otras.
Obra Social La Caixa
En vista de los resultados obtenidos y una vez implantado el sistema
en el CEIP Francisco Pino para las clases de apoyo a una selección de
niños, se elaboró un plan de viabilidad para crear este nuevo departamento, al tiempo que se presentaron varios proyectos de rehabilitación para niños con parálisis cerebral, basados en la aplicación de
robótica de bajo coste, a varias convocatorias de acción social. Así, la
P R O Y E C T O
Obra Social La Caixa concedió dentro de su programa Promoción de la
Autonomía y Atención a la Discapacidad y la Dependencia una subvención a una de estas iniciativas,
denominada Recreando tu mundo,
en la que Cidaut participó junto a
Fundación Intras y el Grupo de Ingeniería Biomédica de la Universidad
de Valladolid. Esta actuación consistía en facilitar una forma de ocio
constructiva, que creara puentes de
comunicación “y que además constituyera una herramienta que ayudara a la rehabilitación física y cognitiva mediante una serie de ejercicios de rehabilitación basados en el
uso del robot Mindstorms NXT de
Lego. Éste es controlado mediante
ondas cerebrales, de modo que sus
beneficios puedan llegar a cualquier niño sea cual sea su grado de
discapacidad
motora”,
indica
Gómez. En la actualidad, Cidaut
junto con sus socios está ultimando
las etapas de programación del sistema y preparando las pruebas de
validación del mismo con alumnos
del CEIP Francisco Pino.
Fondo Ikea Colabora
En agosto de 2012, Cidaut consiguió una ayuda del VII Fondo Ikea
Colabora para la infancia. A esta
propuesta se presentaron más de
450 proyectos de toda España, de
los cuales la multinacional sueca
seleccionó una veintena para su
evaluación por Economistas Sin Fronteras. Esta organización no gubernamental (ONG) analizó las iniciativas
desde un punto de vista técnico y
económico y eligió tres finalistas,
uno de ellos el proyecto Es Magia!
del centro tecnológico y Aspace
Valladolid. Precisamente, este proyecto resultó ganador por votación
popular de los trabajadores de la
compañía y los miembros del club
Ikea Family. Esta actuación dotará
de tecnología a niños con necesidades educativas especiales para elaborar novedosos medios de interacción con un ordenador o dispositivo
móvil a través del reconocimiento
de gestos y de la lectura de ondas
cerebrales, sin olvidarse de otras
señales biomédicas o de dispositivos
inerciales. Se asienta sobre una serie
de pilares fundamentales, como son
alcanzar un buen nivel de conoci-
Miguel Gómez, del Departamento de Ingeniería Biomédicade Cidaut.
miento y análisis de las capacidades
cognitivas de los usuarios que permita ofrecer respuestas adecuadas a
sus necesidades mediante la creación de módulo de registro de datos
y evaluación; favorecer distintos
niveles de comunicación a los niños
afectados a través de un nuevo sistema alternativo de comunicación;
facilitar los procesos de autodeterminación y fomento de la comunicación mediante la creación de dispositivos móviles de bajo coste; potenciar y estimular las áreas cognitivas
por medio de nuevas terapias de
rehabilitación cognitivas a través de
serious games basados en dispositivos móviles; y potenciar el ocio y
tiempo libre a través de juguetes
adaptados.
Las actividades del Departamento no se limitan a la programación
de accesos alternativos al ordenador
o a nuevas generaciones de sillas
de ruedas eléctricas, si no que entre
sus investigaciones actuales se
encuentra el estudio de materiales
que puedan ser controlados por
señales biomédicas y su aplicación a
la elaboración de órtesis robóticas,
la integración de tecnología asistiva
en el uso diario de los colegios o la
creación de nuevas terapias de
rehabilitación mediante el empleo
conjunto de las actuales tendencias
en TIC y robótica.
Nº 44 enero-junio 2013 Cabiro 5
P R O Y E C T O
Ganar autonomía en movilidad
sostenible
Dhemos diseña y valida un modelo que mejora la gestión energética
del vehículo
¿
Qué fue antes el huevo o la
gallina? ¿No hay vehículos
eléctricos porque no existe la
infraestructura necesaria o no
hay infraestructura eléctrica porque
no hay vehículos para hacer uso de
ella? Para responder a estas preguntas se están llevando a cabo proyectos como Dhemos, Desarrollo de
Herramientas de Gestión Integral
para Movilidad Sostenible, liderado
por Cidaut y en el que también participaron el Instituto Tecnológico de
Castilla y León (ITCL) y Cedetel. En
concreto, este estudio se centró en
tres factores principales, como son
conseguir un automóvil optimizado
para reducir los requerimientos energéticos, infraestructura eléctrica y de
comunicación. Con un presupuesto
de 560.000 euros y expediente nº
CCTT/10/VA/0002, financiado por la
Agencia de Innovación, Financiación
e Internacionalización Empresarial
de la Junta de Castilla y León, esta
iniciativa se marcó como objetivos
técnicos validar un modelo energético de vehículo, mejorar la gestión
energética, evaluar la viabilidad de
utilizar las baterías de estos automóviles en la plataforma Smart Grid,
establecer una fórmula matemática
para determinar rutas óptimas, facilitar la intermodalidad con otros sistemas de transporte sostenible en la
ciudad y contribuir a las metas fijadas
en la Estrategia 2020 respecto a este
ámbito.
Tras dos años de trabajo, el proyecto Dhemos alcanzó resultados
muy relevantes, “al contrario de lo
que sucede en vehículos de combustión interna, el vehículo eléctrico
obtiene consumos más bajos en
recorridos urbanos que en carretera,
en concreto se han realizado mediciones que constatan que el consumo urbano es un 20% inferior al de
carretera. También se ha evaluado
la influencia del relieve del trayecto
en el consumo final, los ensayos realizados dan una variación de un
10% de consumo a favor del trayecto con menores variaciones de altitud. Los ensayos realizados para
determinar esta variación de los consumos han servido también para
obtener el grado de correlación del
modelo matemático generado en el
proyecto, siendo éste en todos los
casos superior al 93%. La herramienta matemática validada ha servido para determinar el impacto
económico y medioambiental de
implantar nuevas soluciones de
movilidad como car sharing eléctrico
o aparcamientos disuasorios”, explica Javier Romo, del Departamento
de Seguridad Activa.
Cuatro aspectos a tener en
cuenta
Cidaut desarrolla innovaciones para aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos.
6 Cabiro Nº 44 enero-junio 2013
Para crear un modelo, es preciso
tener en cuenta cuatro aspectos,
como son rodadura, pendiente,
aceleración y aerodinámica. “Se for-
P R O Y E C T O
Javier Romo, del Departamento de Seguridad Activa de Cidaut.
mularon ecuaciones para calcular
cuánta energía se necesita para
moverse y para conocer cómo se
comporta la batería. Asimismo, se
analizaron tanto el rendimiento de
los componentes mecánicos como
el de los eléctricos y electrónicos, se
monitorizaron el demostrador y las
baterías, se estableció el sistema
más adecuado para el registro del
trayecto y de la altitud y se midieron
la tensión e intensidad de la entrada
y salida de componentes importantes”, asegura Romo. Una vez diseñado este planteamiento -que también reflejó factores como la repercusión de la forma de conducir y de
la frenada regenerativa sobre el
consumo, circulación a velocidad
constante y utilización de auxiliaresse instrumentaron dos coches verdes,
uno desarrollado en Cidaut y otro
más comercial, y se realizaron varias
pruebas que permitieron su validación. De hecho, se instrumentaron
18 baterías en ambos vehículos para
dar valores de tensión, temperatura,
intensidad y estado de la carga.
Además, se desarrolló un optimiza-
dor de rutas en colaboración con
ITCL. “Partíamos de un software que,
al dar un punto de salida y llegada,
ofrecía las tres o cuatro mejores
opciones en cuanto a distancia y
tiempo e información de pendientes
y número de paradas necesarias,
tanto seguras como estimadas. Con
un cálculo simplificado, se evalúa
cuál es el trayecto más eficiente”,
indica el representante del Departamento de Seguridad Activa.
Batería
La variedad de tecnologías de
baterías con las que se ha trabajado
en el proyecto han permitido profundizar en el comportamiento de
diferentes químicas, como son
níquel metal hidruro e ión de litio en
el caso de los dos vehículos analizados y níquel-cadmio en el caso de
las baterías estacionarias que se utilizaban en las aplicaciones Smart
Grid. El modelo matemático desarrollado tiene versatilidad suficiente
para determinar con exactitud el
comportamiento de las diferentes
químicas de batería.
El proyecto Dhemos se
centra en conseguir un
automóvil optimizado para
reducir los requerimientos
energéticos, teniendo en
cuenta la infraestructura
eléctrica y de comunicación
Nº 44 enero-junio 2013 Cabiro 7
P R O Y E C T O
Soluciones para reducir el ruido
El proyecto europeo Quiesst desarrolla un método de ensayo
mejorado para la caracterización de las pantallas acústicas
a Comisión Europea ha marcado entre sus objetivos para
el corto y medio plazo reducir el impacto medioambiental del transporte por superficie ya sea por carretera o ferrocarril- y,
en particular, la contaminación
acústica. Como punto de partida
para conseguir esta meta, aprobó
la Directiva 2002/49/EC y poco después puso en marcha distintas iniciativas para analizar y mejorar el
actual escenario. Así, en noviembre
de 2009 dio luz verde al proyecto
L
nas afectados por el ruido); construir
una base de datos representativa
de las pantallas acústicas disponibles; y definir una metodología de
optimización del diseño y uso de las
pantallas acústicas desde un punto
de vista integral, así como criterios
para evaluar la sostenibilidad de
este tipo de productos en los que se
tenga en cuenta el impacto que
conlleva su fabricación, instalación y
reciclaje.
“Quiesst representa un esfuerzo
pionero en el estudio de la sosteni-
Cordero y Beatriz Bragado, del
Departamento de Acústica y Vibraciones, quienes destacan que es un
proyecto necesario, pues todos los
productos que salen al mercado
deben demostrar que cumplen las
características técnicas que publicitan.
Métodos aceptados
En la actualidad, los únicos
métodos de caracterización acústica
aceptados como norma de medida
europea se realizan en cámaras
El proyecto europeo Quiesst desarrolla un método de caracterización de las propiedades acústicas de las pantallas para ser aplicado con cualquier diseño ‘in situ’ y a la vez sirve de pauta para una nueva normativa europea.
Quiesst (QUIetening the Environment for a Sustainable Surface Transport), que tuvo una duración de tres
años y recibió una financiación de la
Comisión Europea de 2,6 millones
de euros. En concreto, con este trabajo, con expediente FP7-233730,
se pretendió desarrollar un método
de caracterización de las propiedades acústicas de las pantallas que
pudiera ser aplicado con cualquier
diseño in situ y que sirviera de pauta
para una nueva normativa europea. Asimismo, buscaba establecer
una relación entre las propiedades
acústicas en campo próximo (cerca
de las pantallas) y en puntos distantes (donde se encuentran las perso8 Cabiro Nº 44 enero-junio 2013
bilidad de estos productos, ya que
comprende desde la obtención de
las materias primas que se van a
utilizar, su diseño, fabricación e instalación hasta el coste del reciclado
al final de su vida útil. Las administraciones públicas, que son los principales consumidores de este tipo
de productos, podrán beneficiarse
de los resultados de esta iniciativa,
pues además de servir como una
guía en la selección del tipo de
pantalla a utilizar en cada escenario, permitirá optimizar la inversión
económica en base a la elección
objetiva de los mejores productos,
caracterizados por métodos de
medida in situ”, indican Roberto
cerradas en laboratorio. En Quiesst
se realizaron ensayos acústicos de
las pantallas in situ o al aire libre,
que son más representativos en las
condiciones de uso reales de las
pantallas. Precisamente, Cidaut fue
el socio encargado de organizar y
coordinar el desarrollo de la campaña de medidas que tuvo lugar en
las instalaciones de la fundación en
Mojados (Valladolid), donde, además del grupo de acústica del centro, otros siete laboratorios europeos
de referencia se desplazaron durante tres meses por períodos de una
semana para poner a prueba el
nuevo método de medida. “En la
campaña que se realizó en Cidaut,
P R O Y E C T O
De izquierda a derecha, Roberto Cordero y Beatriz Bragado, del Departamento de Acústica y Vibraciones de Cidaut.
diferentes expertos siguieron el
mismo procedimiento de medida
sobre las mismas muestras con el
objetivo de valorar la robustez del
mismo. Cuando la dispersión entre
los resultados obtenidos por cada
uno de los técnicos es despreciable,
el método puede ser propuesto
para norma europea de medida”,
apuntan Cordero y Bragado.
El resultado de Quiesst es un
método de medida que garantiza
una comparación justa y precisa
entre los diferentes tipos de barreras
acústicas que hay en el mercado en
términos de su absorción acústica y
el aislamiento que garantizan. Precisamente, la mayor parte de los 13
socios que integran el consorcio,
pertenecientes a ocho países, son
también miembros del grupo de
trabajo del Comité Técnico de Normalización 226 del CEN encargado
por mandato de la Comisión Europea para desarrollar esta normativa. Además de Cidaut, han partici-
pado en A-Tech Technologies, ERF y
la Universidad de Lovaina (Bélgica);
ACAI y UNIBO (Italia); TNO de
Holanda; AIT de Austria; Bast y RWTH
de Alemania; y CSTB y LRPC de
Francia.
Capacidad tecnológica
Cidaut fue el socio
encargado de organizar y
coordinar el desarrollo de
la campaña de medidas
que tuvo lugar en las
instalaciones de la
fundación en Mojados
(Valladolid), donde, además
del grupo de acústica del
centro, otros siete
laboratorios europeos de
referencia se desplazaron
durante tres meses por
períodos de una semana
para poner a prueba el
nuevo método de medida
En cuanto a la participación de
Cidaut, único centro tecnológico
español que participa en el proyecto, constituye un reconocimiento a
su capacidad tecnológica y al elevado grado de competencia de su
personal. “Participando en proyectos de investigación como Quiesst,
el grupo de acústica y vibraciones
trabaja junto con los laboratorios y
centros de investigación de referencia en Europa, dedicados a la investigación acústica medioambiental”,
aseguran.
Nº 44 enero-junio 2013 Cabiro 9
R E D
P I + D + I
Cidaut asume las funciones de nodo de nivel 2
internacional de la red PI+D+i
Esta plataforma coordinada por el CDTI asesora sobre los instrumentos
de financiación más adecuados para proyectos innovadores
a Red PI+D+i comenzó su
andadura en 2006, con el
objetivo de orientar a todo
tipo de entidades acerca de
las líneas de apoyo público a la
I+D+i que más se adecuan a las
características de sus proyectos tecnológicos y empresariales, ofreciendo un servicio gratuito que
abarca los ámbitos local, regional,
nacional e internacional.
La red está integrada por entidades de la administración pública, organismos intermedios y asociaciones profesionales y empresariales sin ánimo de lucro que desarrollan actividades de promoción
de la I+D+i.
L
10 Cabiro Nº 44 enero-junio 2013
A nivel organizativo, la red se
encuentra estructurada en tres
niveles de participación. Así pues,
los agentes locales del nodo de
nivel 1 proporcionan soporte básico a los usuarios del servicio, mientras que los agentes de soporte del
nivel 2 ofrecen asesoramiento
especializado por ámbitos (estatal, internacional y autonómico…)
al nodo de nivel 1 en aquellas
cuestiones que, por su naturaleza
o grado de complejidad, no puedan ser resueltas por los agentes
locales. Por último, CDTI, en su
papel de nodo de nivel 3, se
encarga de la supervisión del funcionamiento general de la red.
Desde el pasado mes de
marzo, el Departamento de Difusión y Transferencia de Tecnología
de Cidaut lleva a cabo las actividades propias del nodo de nivel 2
en materia de programas internacionales, tras haber sido aprobada
su candidatura en una licitación
lanzada por el CDTI en el último trimestre de 2012.
Experiencia
“Detrás de esta decisión del
CDTI se esconde el importante
esfuerzo, el trabajo y la dedicación empleados por este área del
centro tecnológico a lo largo de
todo este tiempo ejerciendo como
R E D
P I + D + I
De izquierda a derecha, Francisco Javier Núñez y Óscar Sacristán, del Departamento de Difusión y Transferencia Tecnológica.
nodo de nivel 1. Sin duda esta
experiencia previa nos ha permitido dar el importante salto cualitativo que esta decisión representa”,
explican Francisco Javier Núñez y
Óscar Sacristán, del Departamento
de Difusión y Transferencia de Tecnología.
Programa Horizonte
2020
“Este reconocimiento llega en
un momento clave para la política
europea de innovación, puesto
que el principal instrumento comunitario de financiación de la I+D+i,
el VII Programa Marco de la UE,
tocará a su fin en los próximos
meses dando paso al nuevo Pro-
grama Horizonte 2020, que representa un considerable cambio
tanto en su filosofía de funcionamiento, como en su estructura
organizativa.”, puntualizan Sacristán y Núñez.
En este sentido, ser nodo de
nivel 2 para cuestiones de ámbito
internacional hará que Cidaut
pase a ser un referente a nivel
nacional en lo referido al conocimiento de los programas internacionales de apoyo a la I+D+i.
Este servicio se encuentra accesible mediante el teléfono
902347434 o a través del formulario disponible en la página del
Centro para el Desarrollo Tecnológio Industrial (www.cdti.es).
Ser nodo de nivel 2 hará
que Cidaut pase a ser un
referente a nivel nacional
en relación al conocimiento
de los programas
internacionales de apoyo
a la I+D+i
enero marzo 2011 Cabiro 11
T E S I S
Metodología de diseño de materiales compuestos de matriz poliolefínica
reforzados con fibras discontinuas para aplicaciones en transporte
Jesús Poveda
a necesidad de cumplir las
cada vez más exigentes normativas
en materia de
seguridad, emisión de CO2,
reciclabilidad y desarrollo sostenible
han obligado a aumentar significativamente el valor añadido de los
productos tradicionales y la reducción tanto de los costes como de los
plazos de desarrollo. Este escenario
afecta directamente al empleo de
nuevas tecnologías y materiales en
el sector del transporte, así como a
renovados sistemas de propulsión,
combustibles y materiales capaces
de aportar eficiencia
energética sin penalizar
el coste total de los vehículos. En este contexto
surge un concepto clave
en la automoción como
es la reducción de peso
a igualdad de prestaciones. Esta idea es precisamente la base de la
tesis Metodología de
diseño de materiales
compuestos de matriz
poliolefínica reforzados
con fibras discontinuas
para aplicaciones en
transporte de Jesús Poveda, responsable de Tecnología e Innovación
del Departamento de Materiales
Proceso Producto, dirigida por Juan
Carlos Merino y José María Pastor y
defendida el pasado mes de
noviembre.
“Desde el punto de vista de los
materiales, este aumento de valor
añadido y la reducción del plazocoste en el desarrollo de producto
se ha de conseguir, necesariamente, mediante la utilización de nuevos materiales con propiedades
diseñadas a medida, a través de
procesos de transformación optimizados y mediante el empleo de
una rigurosa metodología de desarrollo de producto-proceso que
incorpore, en las primeras etapas
L
12 Cabiro Nº 44 enero-junio 2013
del desarrollo de los productos, el
potencial predictivo de las simulaciones numéricas”, destaca el autor
del trabajo. Aunque el conocimiento que se pretende alcanzar durante el desarrollo de esta tesis es aplicable a cualquier sector industrial,
resulta particularmente interesante
enfocado hacia aquéllos en los que
el incremento de prestaciones en
seguridad, reducción de peso, reciclabilidad e integración de funciones es más crítico. Desde este punto
de vista el sector del transporte es
uno de los más interesantes.
Asimismo, de entre todas las
características asociadas a los materiales poliméricos, sobresale la posibilidad de reforzar de forma significativa la matriz polimérica con fibras
discontinuas de elevadas prestaciones mecánicas, consiguiendo de
esta manera, un material compuesto. Las propiedades de estos materiales compuestos serán función de
la matriz polimérica de partida, del
tipo de fibra de refuerzo, de la interacción matriz-fibra y de las variables específicas de proceso utilizadas en el conformado del producto
final. “Conjugando las necesidades
demandadas en el sector de automoción con las características asociadas a los materiales poliméricos
compuestos, se ha producido un
importante desarrollo de los termoplásticos reforzados con fibras inorgánicas compuestas fundamentalmente por sílice. En particular, los
más significativos en automoción se
han producido en materiales poliméricos de tipo poliolefínico reforzados con fibra de vidrio”, indica
Poveda.
Fibra de basalto
Destaca también la progresiva
utilización de la fibra de basalto
como competencia directa de la
tradicional fibra de vidrio. Aunque
la utilización de fibra de
vidrio como refuerzo de
materiales compuestos utilizados en automoción es
varios órdenes de magnitud
superior a la utilización de
fibra de basalto, “no es
menos cierto que ésta
posee características diferenciadoras que podrían
impulsar su utilización para
este tipo de materiales compuestos en las próximas
décadas”, asegura. En la
actualidad, se están detectando serios problemas de
falta de predictividad de las simulaciones mecánicas utilizadas en el
desarrollo de producto cuando se
utilizan materiales compuestos
reforzados con fibras discontinuas.
Uno de los principales problemas
radica precisamente en que las propiedades nominales con las que se
realizan los cálculos de simulación
no tienen en cuenta la variación
que éstas pueden sufrir debido a las
variables utilizadas en el proceso de
transformación. Conocer estas variaciones y diseñar los procesos de
transformación para minimizar estos
problemas es básico para poder utilizar las simulaciones de comportamiento mecánico como herramienta predictiva en el desarrollo de producto-proceso.
T E S I S
El objetivo fundamental del trabajo de investigación ha consistido
en la elaboración de una metodología que permita la elección óptima de los parámetros de diseño del
material y del proceso en función
de los requerimientos particulares
de cada componente. El punto de
partida es el estudio de las especificaciones asociadas a los productos
tipo a los que va dirigido este trabajo de investigación. Dichos productos objetivo son componentes
semi-estructurales del automóvil
que pueden fabricarse (por requerimientos térmicos) utilizando materiales compuestos de matriz poliolefínica reforzados con fibras de vidrio
o basalto. A partir del estudio de los
pliegos de condiciones de los productos tipo se ha determinado cuáles son las propiedades mecánicas
fundamentales que deben de satisfacer los materiales compuestos
desarrollados. Las propiedades
mecánicas seleccionadas han sido:
rigidez y resistencia, comportamiento ante impacto y termomecánico.
Con las propiedades mecánicas
seleccionadas se parametrizan los
principales requerimientos mecánicos de los productos tipo. El siguiente paso fue determinar cuáles eran
las variables (tanto intrínsecas al
material como las relativas al proceso) más influyentes en las propiedades mecánicas seleccionadas. Dentro de las primeras se consideraron
matriz (viscosidad), refuerzo (longitud, diámetro y concentración de
fibra) e interfase (tipo y concentración del funcionalizante de la matriz
polimérica y tratamiento de activación ácida de la fibra posterior al
proceso de eliminación del ensimaje comercial). Como proceso representativo se eligió la inyección. Las
variables de proceso seleccionadas
fueron plastificación (velocidad de
rodar y contrapresión del husillo),
inyección (temperatura de masa y
la velocidad de inyección) y compactación (temperatura del molde,
nivel y tiempo de aplicación de la
presión posterior). “Elegidas las propiedades mecánicas a evaluar y las
variables que potencialmente influyen en ellas, se elaboraron los diseños de experimentos que nos permitieron determinar cuáles son las
variables vitales y la importancia
Jesús Poveda.
relativa de cada una de ellas”, afirma Poveda. Se eligieron diseños de
experimentos basados en matrices
ortogonales (método Taguchi) debido al gran número de variables y
niveles que se deseaban evaluar.
Para cada propiedad mecánica
seleccionada se obtuvo la influencia
que tiene cada variable de diseño
del material. De esta forma, se consiguió clasificar las variables en vitales y no vitales, identificar las primeras por orden de importancia y,
además, se obtuvieron modelos de
comportamiento que parametrizan
la variación de cada propiedad
mecánica en función de las variables de diseño vitales. “Con los
modelos matemáticos logrados
podemos realizar el diseño óptimo
tanto del material compuesto como
del proceso de transformación para
cada componente particular”,
subraya el autor de la tesis.
Casos de éxito
Al utilizar los modelos de comportamiento desarrollados, se analizaron dos casos prácticos para estudiar la posible reducción de coste y
peso asociado al diseño optimizado
del material compuesto y del proceso de transformación. El primero
corresponde al componente semiestructural portante situado en la
puerta del vehículo (chapón de
puerta o plastic door carrier). “Analizando el pliego de condiciones
funcionales de este producto, se
determina que las principales propiedades mecánicas que posibilitan
el cumplimiento de las funciones
impuestas son el módulo elástico a
80º C y la tensión de rotura. Para
estas propiedades, empleando las
herramientas de simulación mecánica, se obtuvieron como valores
mínimos 1.500 MPa para el módulo
elástico a 80ºC y 35 MPa para la
tensión de rotura”, indica Poveda.
Utilizando la metodología desarrollada, se ha diseñado un material
compuesto (polipropileno reforzado
con un 20% de fibra de vidrio larga)
y el proceso de transformación asociado que permite reducir el peso
en un 14,8% y el coste en un
7,54%.
El segundo caso corresponde al
componente semiestructural situado
en los bajos del vehículo (escudo
inferior o underbody shield). Para
este producto, las principales propiedades mecánicas a considerar
en el diseño son la energía disipada
ante impacto uniaxial a baja temperatura y la energía disipada ante
impacto multiaxial a temperatura
ambiente. Para estas propiedades,
utilizando las herramientas de simulación mecánica, se han obtenido
como valores mínimos 7,5 KJ/m2
para el impacto uniaxial y 10 J/m
para el impacto multiaxial. Utilizando la metodología desarrollada, se
ha diseñado un material compuesto
(polipropileno de alta viscosidad
reforzado con un 15% de fibra de
vidrio larga) y el proceso de transformación asociado que permite
reducir el peso en un 10,7% y el
coste en un 7%.
Nº 44 enero-junio 2013 Cabiro13
P R O Y E C T O
Representantes de los socios del proyecto EVolution que asistieron a la reunión de inicio del proyecto celebrada en la sede de la
Universidad de Aalborg, en Copenhague (Dinamarca), el pasado mes de noviembre.
Nuevos materiales para aligerar el peso del
chasis del vehículo eléctrico
Cidaut estudiará las ventajas de la aleación de aluminio y el
reforzado con espuma en automoción
3,4 millones de euros ha destinado la Comisión Europea al
proyecto EVolution con el fin
de estudiar y presentar nuevos
materiales y tecnologías para reducir
la estructura de los vehículos eléctricos.
Esta actuación, en la que participa
Cidaut, está dentro del VII Programa
Marco y, en concreto, en la iniciativa
Green Car. “Se trata de cambiar el
actual paradigma del concepto Bodyin-White (BiW), término que hace
referencia a la fase del diseño de un
automóvil en la cual los componentes
metálicos de la estructura del vehículo
se han unido (por lo general mediante soldadura), pero antes de que se le
hayan ensamblado las partes móviles
(puertas, capó, maletero y guardabarros, entre otros), el motor, los subelementos del chasis o los elementos
estéticos. Por su parte, white (blanco)
se refiere al hecho de que aún no se
ha sometido al proceso de pintado”,
explica Luis de Prada, responsable de
proyectos europeos de Cidaut, quien
hace hincapié en que se pretende
alcanzar una reducción del 50% del
peso de la estructura del vehículo.
Para ello, Cidaut profundizará en las
ventajas que aportan la aleación de
aluminio y el reforzado con espuma
de aluminio. Con una duración de
cuatro años, el proyecto, con número
de expediente FP-2012-GC-MATERIALS, se centra en el diseño de una
1
14 Cabiro Nº 44 enero-junio 2013
Modelo de vehículo eléctrico de Pininfarina, que sirve de base para el proyecto
EVolution.
nueva arquitectura para el BiW consistente en desarrollar un nuevo chasis
multifuncional compuesto de partes
altamente híbridas, frente a los diseños actuales de componentes fabricados en un único material, generalmente acero, aluminio o magnesio.
Así, EVolution propone proyectar esos
elementos en plásticos reforzados y
aleaciones de aluminio reforzadas.
Diseño modular
“Además, el diseño será modular,
permitiendo que esta estructura sea la
base para toda una familia de vehículos. Con sólo variar la parte superior
se puede configurar un coupé, un
sedan o un monovolumen familiar. El
enfoque multimaterial híbrido permite
el uso de materiales avanzados,
como plásticos reforzados y aleaciones de aluminio reforzadas con espuma de aluminio, área ésta en la que
trabajará Cidaut, de modo que se
desarrolle un nuevo BiW superligero
que cumpla con todos los estándares
en seguridad y reciclado preparado
específicamente para las necesidades de los vehículos eléctricos”, asegura De Prada. El proyecto también
pretende demostrar la producción sostenible de estos componentes y su
integración en la cadena de montaje
de un vehículo eléctrico urbano para
2016. Para alcanzar este objetivo, se
centra en el prototipado, ensamblaje
y desmantelado de los componentes
del BiW teniendo en cuenta el vehículo completo y la funcionalidad del
mismo.
25 socios
Además de Cidaut, en EVolution
participan 25 socios de ocho países
distintos, entre los que destacan Pininfarina y Fiat como fabricantes de vehículos; Euro Master, ABN, MetalFoam,
DoW, IAM, Dante Dynamics, Ritols,
KGR, Fpk y el cluster PVF como
empresas proveedoras de automoción; las universidades de Aalborg,
Valladolid, Berlín, Pisa, Patras y Sheffield.
P R O Y E C T O
Propuestas para aligerar la estructura de
los vehículos eléctricos
Cidaut participa en un proyecto para desarrollar nuevos
componentes que reduzcan el peso de los automóviles EV
on una duración de 48
meses y número de
expediente FP-314234,
el proyecto Alive echó a
andar el pasado mes de octubre
con el objetivo de reducir significativamente el peso de la estructura
de los vehículos eléctricos para
aplicaciones de alta producción a
través del desarrollo de nuevos
materiales y innovadores conceptos de diseño. “Se pretende generar una innovación en términos de
diseño, procesabilidad y tecnologías de unión, simulación y prue-
C
bas, que incluye la validación
mediante un demostrador completo que se someterá a un ensayo de crash. El objetivo es acelerar
el despegue de estas tecnologías
innovadoras para permitir su incorporación en la producción de alto
volumen de automóviles verdes
en unos cinco años”, explica Ruth
San José, del Departamento de
Aleaciones Ligeras. Esta actuación,
que cuenta con un presupuesto de
13 millones de euros de los que
7,5 millones de euros financiados
por la Comisión Europea, se basa
en varios paquetes de trabajo, de
los que en cinco de ellos participa
Cidaut.
Rediseño de piezas
En concreto, el centro tecnológico estará inmerso en el rediseño
de piezas, donde dará soporte a
Porsche en la proyección de un
componente optimizado del chasis
conforme a los requerimientos fijados. Así mismo, se ocupará de las
simulaciones de crash, apartado
en el que, en colaboración con
Volkswagen,
aprovechará
su
experiencia para mejorar la absorción de energía del Body-in-White
(BiW), o estructura metálica portante del vehículo completo. Además, se encargará del desarrollo
de un nuevo proceso para aleaciones de magnesio, con el que se
fabricará una pieza de subchasis
que pasará a formar parte del
demostrador final. Por último,
abordará otros dos áreas de gestión. “Es una oportunidad de trabajar con los siete grandes fabricantes que tenemos en Europa en
materia de automoción y de conocer cuáles son sus necesidades”,
explica San José.
Entre los 21 socios de esta iniciativa, en la que participarán
también las áreas de Seguridad
Activa y Cálculo Técnico de Cidaut,
se
encuentran
Volkswagen,
Renault, Jaguar, Volvo, Daimler,
Porsche, Land Rover, siete proveedores, dos pymes y cinco centros
tecnológicos. Los promotores del
proyecto estiman poder aplicar los
resultados a partir de 2020.
Ruth San José, del Departamento de Aleaciones Ligeras de Cidaut.
Nº 44 enero-junio 2013 Cabiro15
A P A R C A M I E N T O
I N T E L I G E N T E
Cidaut crea una APP para conocer las plazas
de aparcamiento disponibles
Este proyecto piloto se prueba en la zona azul de Valladolid
os usuarios de la zona de
aparcamiento ORA de
Valladolid tendrán la oportunidad de conocer la disponibilidad de plazas libres a lo
largo de un tramo de calle concreto y abonar el importe del estacionamiento desde su smartphone
gracias a una aplicación desarrollada por el Departamento de
Aplicaciones para Móviles de
Cidaut. Conocido como Blue Parking, este sistema, que comenzó a
probarse de manera piloto en la
capital del Pisuerga el pasado mes
de abril, ofrece información de
densidad de ocupación en una
zona determinada con un número
que señala los espacios libres. “En
concreto, esta solución de carácter
gratuito informa de las áreas con
más
probabilidad
de
aparcamiento en
L
16 Cabiro Nº 44 enero-junio 2013
la zona azul de la ciudad, calcula
el tiempo que puedes estar en
cada demarcación teniendo en
cuenta todo tipo de excepciones
como carga y descarga y festividades; avisa de que el período de
estacionamiento está acabando;
determina la cantidad exacta a
pagar por el tiempo que has estado en cada plaza y facilita el
pago; y muestra información adicional sobre incidencias de tráfico,
anuncios comerciales, turísticos o
de interés general”, destacan los
representantes del centro tecnológico, quienes recuerdan que la
aplicación no controla el tráfico ni
tiene una función de navegación
hasta los espacios disponibles.
Se trata de un proyecto “pionero en el mundo”, ya que, según
explican sus responsables, se diferencia de los ya implantados en
otras ciudades porque no es necesario instalar sensores en las plazas
de aparcamiento en superficie
para saber si están libres o no, lo
que abarata su coste. Es la propia
información que emiten los usuarios y los inspectores de la ORA a
través de su teléfono la que permite al sistema indicar cómo está
de congestionado un tramo concreto. En un primer momento,
serán los vigilantes de la denominada zona azul los que actualicen
con sus datos el sistema, dado el
reducido número inicial de usuarios con acceso a la aplicación. Sin
embargo, a medida que se
extienda su uso, será la confirmación de que una plaza ha sido
ocupada o liberada la que facilitará su reajuste.
Ventajas
“Gracias a la implantación de
este pequeño cambio en la ciudad conseguiremos mayor contribución y colaboración ciudadana
por el beneficio de todos; menor
tiempo buscando aparcamiento;
mayor tranquilidad; mejora del
flujo de la circulación, no daremos
vueltas buscando aparcamiento;
menor contaminación en la ciudad; y comodidad de pago al
hacerse desde el teléfono y por el
tiempo exacto que se ha estado
aparcado. En definitiva, nos acercarnos a las características esenciales de una ciudad inteligente”,
aseguran los representantes de
Cidaut.
Actualmente, la aplicación está
en fase de prueba. Se ha elegido
una pequeña representación de
calles, de agentes y de ciudadanos. “Se está testando para solucionar todos los posibles casos de
fallo, las excepciones o cualquier
tipo de problema. Durante el
verano se realizará otra fase piloto y el objetivo es que esté finalmente operativa en septiembre”,
indican.