Escudo de la República de Colombia

Ciencia & Tecnología

Textura inspirada en piel de serpiente reduce desgaste de piezas industriales

La piel de la serpiente pitón albina, que tiene alta resistencia y permite que el animal se arrastre por el suelo sin que su piel se dañe, fue la inspiración para crear una microtextura en superficies metálicas que redujo hasta en 40 % la fricción en sistemas de rodamiento (deslizantes) sin lubricación.

Medellín, 24 de marzo de 2021Agencia de Noticias UN-

Así se ve el texturizado que se aplicó sobre el metal. Fotos: Efraín Zuluaga.

Caracterización de la piel de serpiente pitón albina.

Otro de los diseños creados para las piezas metálicas, inspirados en la piel de la serpiente.

El texturizado del metal en un microscopio electrónico de barrido.

Fibrillas y conjunto de hoyuelos en las escamas ventrales de la piel de serpiente, visto en microscopio de fuerza atómica.

El trabajo se inspiró en la piel de la serpiente pitón albina.

Este desarrollo, que usa la biomimética –ciencia que estudia la naturaleza para solucionar problemas cotidianos de la industria y la vida humana–, permitió que investigadores de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín hallaran formas de controlar la fricción y el desgaste en motores y otras piezas industriales.

“Es importante aclarar que no usamos al animal, simplemente la piel que mudó, algo que hacen cada cierto tiempo”, precisó Efraín Zuluaga Díaz, magíster en Ingeniería de Materiales y Procesos de la UNAL Sede Medellín, quien explicó que esta serpiente es reconocida por vivir en ambientes boscosos y matorrales.

La piel fue caracterizada para apreciar mejor los detalles de sus formas, parámetros y propiedades, mediante fotografía por medio de microscopía óptica; luego se hizo una clasificación por secciones y después se analizó en mayor detalle implementando equipos como microscopio electrónico de barrido (SEM) y microscopio de fuerza atómica (AFM).

El análisis se centró en el estudio de las propiedades morfológicas, topográficas y tribológicas (coeficientes de fricción) de las escamas ventrales de la serpiente (ubicadas en el vientre). En las observaciones se encontraron unas microestructuras llamadas fibrillas o denticulaciones, distribuidas de manera ordenada en forma de ondas y presentan relieves con alturas entre 40 y 60 micras, que sirvieron como patrones de referencia.

“Con ese análisis, llevamos unos diseños a escala para aplicarlos en la superficie metálica, texturas determinísticas, es decir con patrones que no son aleatorios sino planeados para cumplir una función. Ahí empezó la fase más compleja”, contó el magíster Zuluaga.

Pruebas de acero

El metal elegido para texturizar fue el SAE 52100, un tipo de acero con alto contenido de carbono que por sus propiedades se emplea en rodamientos. El problema es que las fresas (herramientas usadas para el grabado) y algunos instrumentos necesarios para alcanzar el grado de dureza y detalle que buscaban no se conseguían en Colombia y tuvieron que importarlos.

Pero la espera valió la pena: el resultado superó por mucho las expectativas del equipo investigador. “Yo esperaba disminuciones del coeficiente de fricción en un 15 %, pero logramos un 42 % en condiciones en seco. Eso es impresionante, aunque sea en pruebas de laboratorio”, agregó.

Y aunque los ensayos se hicieron con acero de rodamientos, estos texturizados también se pueden emplear para aplicarlos en sistemas de transporte automotor y aeronáutico, entre otros. De hecho, ya se está trabajando para probarlo en sistemas ferroviarios gracias a los resultados del trabajo de la doctora Paula Cuervo, otra investigadora del grupo de Tribología y Superficies de la UNAL Sede Medellín, al cual está adscrito el magíster Zuluaga.

La reducción en el coeficiente de fricción trae múltiples beneficios en los motores y piezas: mejora la potencia y el desempeño, reduce los costos de mantenimiento, aumenta la vida útil del material y los lubricantes y, en el caso de los sistemas de transporte, ayuda indirectamente con el medioambiente, pues a mayor fricción hay mayor consumo de combustibles, lo que a la vez incrementa la generación de gases.

Sebastián Rudas, docente de la Institución Universitaria Pascual Bravo y uno de los asesores de este trabajo, señaló que aunque en el mundo hay más investigaciones sobre formas de controlar la fricción y el desgaste, el trabajo del magíster Zuluaga es novedoso porque se inspiró en la naturaleza.

“Esto fue bioinspiración, no es que la textura de la piel se haya replicado tal cual al metal, sino que se buscaron unos parámetros escalables a nivel de mecanizado y de ahí surgieron diseños de texturas muy particulares de los que no hay mucha literatura”, observó el magíster Zuluaga.

Agregó que “una vez concluidas las pruebas en laboratorio, seguimos trabajando en el grupo de investigación para probar estos desarrollos en un motor diésel instrumentado, buscando perfeccionarlo y que en un futuro cercano se pueda aplicar a escala industrial.

(Por: fin/VRB/MLA/LOF
)
N.° 699

Otras noticias

Germán Antonio Gutiérrez, doctor en Neurociencias y docente del Departamento de Psicología. Fotos: archivo Unimedios.

Educación

julio 23 de 2021

Académico de la UNAL, nuevo presidente de la Unión Internacional de Ciencia Psicológica

El profesor Germán Antonio Gutiérrez, del Departamento de Psicología de la...

El sector industrial suele usar biomasa o carbón para alimentar hornos y calderas que trabajan a más de 300 °C. Foto: Jorge Guerrero / AFP

Economía & Organizaciones

julio 23 de 2021

Eficiencia energética, el reto de la industria colombiana

Colombia tiene un rezago de casi 20 años en la implementación de tecnologías...

Los hombres son los que presentan mayores casos de amputación de extremidades inferiores. Fotos: archivo Unimedios.

Salud

julio 23 de 2021

Amputaciones por diabetes afectan más a pacientes de las zonas apartadas

Pacientes del régimen contributivo de Putumayo, Caquetá, Guaviare, Guainía,...

La Colección Pacífico de UNAL Sede Palmira se presentará en la Feria Virtual del Libro Universitario. Foto: archivo Unimedios.

Educación

julio 23 de 2021

Publicaciones de la Sede Palmira resaltan aporte científico de la UNAL a la región

Las matemáticas en la vida real: Introducción básica al modelamiento matemático...

Los hongos comestibles son alimentos perecederos que tienen del 19 al 35 % de proteínas aprovechables en peso seco. Foto: FRED TANNEAU / AFP

Desarrollo Rural

julio 23 de 2021

Setas comestibles crecerían más rápido en canecas reutilizables

Una nueva técnica de producción de hongos mediante canecas reutilizables...

La CIDH continuará monitoreando el desarrollo de las protestas sociales en el país. Foto: Brandon Pinto – Unimedios.

Política & Sociedad

julio 22 de 2021

Derechos de los manifestantes se debe regular con ley estatutaria

Es urgente expedir una ley estatutaria que regule los derechos de los...

Existen varios tipos que conforman el complejo de picudo: rayado, enano, amarillo y negro. Foto: Unimedios

Desarrollo Rural

julio 22 de 2021

Trampas reducirían reproducción de picudos en platanales

Como una alternativa de control mecánico de plagas, dos tipos de trampas...

Desde la Facultad de Ingeniería se adelantó un proyecto de conectividad para las zonas alejadas del campus de la UNAL. Foto: archivo Unimedios.

Ciencia & Tecnología

julio 22 de 2021

Modelo alterno garantizaría plena conectividad en campus de la UNAL

Un nuevo modelo de red totalmente autónomo y capaz de prestar un servicio de...

Taller artesanal de Ipiales, en preparación para el Carnaval Multicolor de la Frontera 2019. Fotos: Ángela del Mar Verdugo.

Artes & Culturas

julio 22 de 2021

Talleres artesanales, un espacio de educación informal

Los talleres de artesanos carroceros que se realizan durante el Carnaval...

La uchuva presentaría propiedades gastroprotectoras y de conservación en procesos agudos de falla gástrica en roedores de laboratorio. Foto: Brandon Pinto - Unimedios

Salud

julio 22 de 2021

Uchuva, potencial protectora en casos de gastritis aguda

La uchuva presentaría propiedades gastroprotectoras y de conservación en...