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Estudiantes de Ingeniería Mecatrónica desarrollan un gemelo digital

Copiar la realidad de manera digital es el trabajo en el que se concentraron dos estudiantes de este programa académico de la Unab. Esta actividad forma parte de la llamada “cuarta revolución industrial”.

Andrés Leonardo Carrillo Peña y Jeffer Sneider Eugenio Barroso, en compañía del profesor Sebastián Roa. / FOTO ÉRIKA DÍAZ RANGEL

Por Carolina Toscano V.*
ltoscano@unab.edu.co

Andrés Leonardo Carrillo Peña y Jeffer Sneider Eugenio Barroso tienen varias cosas en común. Nacieron en Norte de Santander, son estudiantes de noveno semestre de Ingeniería Mecatrónica en la Unab y a sus 22 años, la pasión que sienten por las nuevas tecnologías los llevó a explorar una tendencia de la Industria 4.0 denominada gemelos digitales, con la que las compañías a nivel mundial buscan mejorar su eficiencia y ser más sostenibles.

Un gemelo digital es la integración de un modelo virtual y un activo físico o un proceso real donde el principal objetivo es replicar o crear una copia digitalizada de la realidad. Para ello el modelo virtual es alimentado por datos experimentales, los cuales son captados directamente del activo físico mediante sensores e instrumentación. De esta manera el gemelo digital permite predecir lo que pasará con un sistema específico ante determinadas condiciones, con una mayor precisión y un uso más eficiente de recursos humanos, físicos y tecnológicos.

Es así como desde hace un año y bajo el acompañamiento del profesor investigador Sebastián Roa Prada, Andrés y Jeffer desarrollan su proyecto de grado titulado “Sistema Ciberfísico para la simulación de múltiples bombas centrífugas en configuración con variable mediante tecnologías de Industria 4.0”.

Como lo explica Carrillo Peña, “las bombas centrífugas son máquinas altamente utilizadas para transportar fluidos a distintas cargas según el requerimiento del sistema. Lo que buscamos con el gemelo digital es conocer de primera mano cómo esas exigencias afectan su estructura física, predecir futuros puntos de operación bajo distintos escenarios y detectar fallas operativas que reduzcan su ciclo de vida”.

Jeffer Sneider Eugenio Barroso (izq.) y Andrés Leonardo Carrillo Peña (der.). / FOTO ÉRIKA DÍAZ RANGEL

Para Eugenio Barroso, el desafío más grande en el desarrollo de este proyecto ha sido “la recolección de los datos experimentales del proceso para posterior alimentación del entorno virtual. En esta comunicación se requirió una metodología que permitiera captar los datos y ubicarlos como parámetros en el software de simulación”.

La metodología planteada se centró en tareas basadas en necesidades específicas del cliente final. Una vez definidas las tareas, se centraron en las especificaciones técnicas hasta llegar al diseño y construcción del prototipo, que incluyó la evaluación de cada módulo y subsistema hasta lograr el producto final.

Después de la construcción del prototipo ciberfísico se realizaron cuatro validaciones. “La primera, para la simulación del entorno virtual y el banco de pruebas, luego vino la validación del gemelo digital según las especificaciones del sistema físico, seguido de la simulación del control sobre el sistema físico y finalizamos con la validación del sistema analizando los datos del modelo simulado tanto en el entorno virtual como en el físico”, explicó Jeffer.

El desarrollo del gemelo digital para el sistema de bombeo permitió visualizar cómo se pueden maniobrar las bombas conectadas en serie o en paralelo para ajustar sus condiciones de operación y lograr mayor eficiencia en respuesta a los cambios en las condiciones de la tubería.

Jeffer Sneider Eugenio Barroso (izq.) y Andrés Leonardo Carrillo Peña (der.). / FOTO ÉRIKA DÍAZ RANGEL

Para Sebastián Roa Prada, director del proyecto de grado y profesor del Programa, “la sociedad y la industria enfrentan grandes retos de competitividad y desarrollo sostenible. Para poder ser actores de ese ecosistema donde el conocimiento, el talento y la creatividad son factores vitales, es necesario estar actualizados sobre las últimas tendencias tecnológicas”.

“En el programa de Ingeniería Mecatrónica de la Unab incursionamos desde hace varios años en las tecnologías de la ‘Cuarta revolución industrial’. Hoy en día estos esfuerzos están dando resultados con productos, sistemas y prototipos funcionales que pueden ayudar a brindar soluciones a las necesidades de la industria. En este caso particular se presenta un ejemplo de la tecnología de gemelos digitales aplicados a sistemas de bombeo, que pueden ser utilizados en aplicaciones que van desde acueductos, el riego de cultivos y hasta la industria de petróleo y gas”, agregó. Esta iniciativa nació como parte de un proyecto adscrito a la X Convocatoria Bienal Interna de Proyectos de Investigación 2019-2020 de la Unab, denominado “Análisis CFD de una bomba centrífuga”.

*Oficina de Comunicación Organizacional Unab.

Universidad Autónoma de Bucaramanga