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innovadores menores de 35

Laura Peña, 32

Nanofluidos lubricantes que multiplican la resistencia al desgaste

Universidad de Monterrey

Laura Peña

En las fábricas de componentes mecánicos de Metalsa y Emerson, en Nuevo León (México), la actividad es frenética en las líneas de producción. Cada minuto salen de ellas decenas de piezas de chasis para furgonetas, motorreductores y otros componentes fabricados con herramientas que funden, laminan, troquelan y ensamblan el metal en un metódico frenesí de vaivenes y chirridos.

La actividad en estas plantas refleja la buena salud de una industria -la metalmecánica- que supone en torno al 14 por ciento del PIB manufacturero mexicano. Sin embargo, su pujanza está amenazada en el contexto económico actual, marcado por la fuerte competencia de los productos de países asiáticos y el debilitado crecimiento de sus clientes exteriores, como Estados Unidos. Para mejorar la eficiencia de los procesos industriales, evitar costosos parones en las líneas de producción y ganar en competitividad, todo debe funcionar como una cadena bien engrasada, algo que nadie se ha tomado más al pie de la letra que Laura Peña, una joven nanotecnóloga cuyos nuevos fluidos lubricantes podrían suponer importantes ahorros para este sector.

Peña, doctora en Ingeniería de Materiales por la Universidad Rice (EE. UU.) y profesora del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Monterrey (México), ha creado una serie de lubricantes, fluidos de corte y grasas a las que ha añadido partículas de tamaño nanométrico y diferentes formas - hojuelas, esferas o tubos- para generar lo que se conoce como nanofluidos. Estos productos se aplican sobre las herramientas y piezas de trabajo y logran minimizar la fricción entre ambas, lo que aporta "excelentes propiedades de resistencia al desgate", explica la joven, que añade que las partículas actúan "como nanorrodamientos, llenando los valles en las rugosidades de las piezas y disminuyendo de esta manera el coeficiente de fricción".

Gracias al uso de estos nanofluidos, los fabricantes de equipos metálicos y los proveedores de piezas para otras industrias podrían ahorrar energía, disminuir los costes de mantenimiento de sus máquinas y aumentar su vida útil, descartar menos unidades por imperfecciones y, además, reducir las emisiones y el uso de sustancias contaminantes y difíciles reciclar, como son la mayoría de los fluidos de corte y lubricantes convencionales.

Otra de las ventajas de esta tecnología es que su incorporación a la industria no supondría un cambio costoso en las dinámicas de producción, ya que el grupo de investigadores dirigido por Peña trabaja directamente con las empresas. De hecho, las muestras que han usado en sus estudios han sido cedidas por ellas. Solo habría que sustituir los fluidos de corte convencionales que usan, por ejemplo las máquinas de corte o troquelado, por el nanofluido que mejor funcione en cada caso. "Nuestra intención no es venderles un producto nuevo, sino estudiar con qué nanopartículas pueden ser mejorados los  lubricantes que ya usan, ir a su planta y enseñarles cómo hacer ellos mismos los nanofluidos, qué equipos necesitarían para agregar estos aditivos y cómo integrarlo en sus procesos", explica Peña.

A modo de ejemplo, uno de los primeros productos que ha creado su equipo contiene nanopartículas cerámicas esféricas y ha ofrecido resultados muy prometedores en pruebas de laboratorio, mostrando incrementos en las propiedades de los lubricantes de hasta un 60 por ciento en la resistencia al desgaste, y de hasta el 250 por ciento en condiciones de lubricación bajo presiones extremas, según detalla Peña.

Aunque estos nuevos lubricantes son más caros que los convencionales, esta joven innovadora asegura que el efecto que generan las nanopartículas en la reducción de la fricción y el desgaste termina generando ahorros significativos. "Las empresas necesitan una opción viable para mejorar sus procesos por medio de una lubricación eficiente y económica", recuerda Peña, cuyo equipo ha realizado estimaciones para ver a cuánto ascendería dicho ahorro. Según sus datos, para Metalsa la menor necesidad de reemplazo de herramientas y la reducción en el gasto energético y de consumo de lubricantes podrían suponer un 17 por ciento menos de gasto cada año. En el caso de Emerson, el ahorro podría ascender al 26 por ciento anual.

Para verificar el cumplimiento de estas estimaciones Peña está realizando actualmente pruebas piloto utilizando estos nanofluidos en las instalaciones de esta última compañía, junto a la que próximamente solicitará fondos para compra de equipos, caracterización y preparación de estos productos a mayor escala. Al mismo tiempo, está desarrollando también una gama de nanograsas para otras empresas locales como Siemens Global.

Los avances de esta investigadora han dado lugar a varias publicaciones y han sido presentados por su equipo -integrado, entre otros, por sus colaboradores Demófilo Maldonado y José Jaime Taha- en congresos nacionales e internacionales, como la Conferencia Internacional WOM (Wear of Materials) celebrada en Portland, EE. UU., en abril de este año. También han implicado la cooperación con centros de investigación extranjeros (Rice University, en EE. UU., e Instituto de Tecnologías Sostenibles de Radom, en Polonia) y han supuesto que los estudiantes de tesis involucrados en el proyecto, bajo la supervisión de Peña, fueran nominados en 2012 al Premio Estatal de la Juventud de Nuevo León.

En opinión de Joaquín Tutor, profesor de Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad Pontificia de Comillas (España) y miembro del jurado de los premios MIT Technology Review Innovadores Menores de 35 México, el trabajo innovador de Peña tiene "capital importancia en un amplio ámbito industrial" y anticipa soluciones a problemas actuales que "no solo pueden mejorar y abaratar costes de producción sino también implicar ahorros energéticos considerables". - Elena Zafra

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