Storyboard

Al regresar a Chile fundé CIDOS (Centro de Investigación y Desarrollo de Santiago), empresa dedicada al desarrollo de soluciones y a la consultoría para organizaciones europeas a través de la firma suiza Qualicon.

El éxito de esta colaboración llevó a que Qualicon intentara asumir un mayor control sobre las operaciones de CIDOS. Como consecuencia, decidimos reorientar nuestra actividad hacia el mercado chileno. Posteriormente, mediante una alianza estratégica con la empresa ProQualitas, comenzamos a desarrollar proyectos junto a Price Waterhouse Chile, relación que finalmente culminó con mi incorporación personal a esta firma.

ID:('ky', 1782)

Storyboard

La empresa suiza Biral AG, fabricante de bombas centrífugas, solicitó apoyo técnico tras detectar un problema inesperado en uno de sus nuevos diseños. Con el objetivo de mejorar el rendimiento hidráulico, se había modificado la geometría del impulsor reduciendo la sección de salida de los álabes. Como consecuencia, el agua abandonaba el impulsor a una velocidad considerablemente mayor. Sin embargo, una vez construidos los primeros prototipos, las bombas comenzaron a emitir un intenso ruido de funcionamiento, descrito por los propios ingenieros como un verdadero "aullido", haciendo inviable su comercialización.

El estudio se centró en comprender el origen físico del fenómeno, analizando la relación entre la nueva geometría del impulsor y el comportamiento del flujo de agua. El análisis mostró que el incremento de velocidad favorecía la formación de torbellinos y estructuras turbulentas en la salida del impulsor. Estas inestabilidades del flujo generaban fluctuaciones periódicas de presión que excitaban mecánicamente la bomba, produciendo el característico nivel de ruido observado durante su operación.

Más importante aún, el estudio permitió concluir que este comportamiento no solo explicaba el problema acústico. Las elevadas velocidades y las bajas presiones asociadas a los torbellinos hacían prever que, bajo determinadas condiciones de operación, podrían iniciarse fenómenos de cavitación, capaces de producir erosión progresiva del impulsor y reducir significativamente la vida útil de la bomba.

La solución propuesta consistió en modificar nuevamente la geometría hidráulica, aumentando la sección de salida del impulsor para reducir la velocidad del flujo antes de abandonar el rodete. Esta modificación disminuyó la intensidad de los torbellinos, estabilizó el flujo y redujo las fluctuaciones de presión responsables del ruido. Como resultado, el nivel sonoro volvió a valores aceptables y, al mismo tiempo, se redujo el riesgo de cavitación y del daño que ésta podría provocar durante la operación prolongada de la bomba.

Este proyecto constituyó un claro ejemplo de cómo el análisis basado en principios físicos permite identificar la causa real de un problema de ingeniería y desarrollar soluciones que no solo eliminan el síntoma visible en este caso el ruido, sino también los mecanismos que podrían comprometer la confiabilidad y la durabilidad del sistema en el futuro.

ID:('gp', 686)

Storyboard

La empresa suiza KWC, reconocida internacionalmente por la fabricación de grifería de alta calidad, solicitó apoyo para investigar un problema que afectaba a uno de sus modelos de llaves de agua. Aunque el producto funcionaba correctamente al salir de fábrica, aproximadamente un 10% de los clientes reportaba que, después de algunos meses de uso, el mecanismo comenzaba a trabarse hasta impedir su funcionamiento normal, haciendo necesario reemplazar la llave completa.

La principal dificultad del estudio era que el problema no se presentaba en todas las unidades, sino únicamente en una fracción de ellas y después de un período relativamente prolongado de uso. Esta característica hacía muy difícil reproducir la falla mediante ensayos convencionales de laboratorio, por lo que fue necesario analizar detalladamente el diseño del mecanismo, las condiciones de operación y las posibles variaciones presentes durante la fabricación y el uso cotidiano del producto.

El trabajo se centró en identificar qué combinación de factores podía explicar que un diseño aparentemente correcto evolucionara, con el paso del tiempo, hacia una condición en la que el mecanismo aumentara progresivamente su fricción hasta llegar al bloqueo. Para ello se estudiaron las tolerancias mecánicas, el comportamiento de los materiales, las fuerzas de contacto entre las piezas móviles y las condiciones hidráulicas a las que estaba sometida la válvula durante miles de ciclos de apertura y cierre.

El objetivo no era únicamente encontrar la causa inmediata de la falla, sino comprender el mecanismo físico que permitía que ésta apareciera solo en determinadas unidades y después de un tiempo de operación. Este enfoque permitió orientar el análisis hacia las verdaderas causas del problema y proporcionar a la empresa una base técnica para rediseñar el producto, aumentando su confiabilidad y reduciendo significativamente la probabilidad de fallas en servicio.

ID:('gp', 687)

Storyboard

El análisis del mecanismo de cierre permitió comprobar que las llaves que habían presentado fallas tenían una característica común: habían perdido la película de lubricante ubicada entre las dos superficies cerámicas encargadas de regular el flujo de agua. Sin esa lubricación, el rozamiento entre ambas piezas aumentaba progresivamente hasta que el mecanismo terminaba trabándose, haciendo necesario reemplazar la llave completa. La pregunta fundamental era por qué esta pérdida de lubricante ocurría solamente en una fracción de las unidades instaladas.

El estudio del mecanismo reveló que el componente encargado de desplazar una de las cerámicas mostrado invertido en la figura aplicaba la fuerza en una posición que no coincidía con el plano de deslizamiento. En lugar de generar únicamente una fuerza paralela a la superficie cerámica, producía además un pequeño momento o torque que tendía a hacer girar la cerámica superior durante su desplazamiento. Aunque esta rotación era muy pequeña, resultaba suficiente para desplazar gradualmente el lubricante fuera de la superficie de contacto.

El análisis mostró además que este fenómeno no ocurría durante un uso normal de la llave. El torque solamente alcanzaba valores significativos cuando la fuerza aplicada era elevada, situación que se producía al cerrar la llave bruscamente, golpeando el mecanismo contra su tope. Esta observación explicaba por qué el problema aparecía únicamente en una parte de los clientes: el desgaste no dependía de diferencias de fabricación, sino del hábito de operación. Aproximadamente un diez por ciento de los usuarios cerraba la llave con suficiente violencia como para generar el torque necesario para desplazar progresivamente el lubricante y provocar, con el tiempo, el bloqueo del mecanismo.

La solución consistió en modificar la geometría del sistema de accionamiento desplazando el punto de apoyo del elemento móvil. Al reducir la distancia entre la línea de acción de la fuerza y el punto de apoyo, disminuía considerablemente el brazo de palanca y, por consiguiente, el torque aplicado sobre la cerámica. Con ello el movimiento volvía a ser prácticamente un deslizamiento puro, se evitaba el desplazamiento del lubricante y el problema desaparecía sin necesidad de modificar los materiales ni el diseño básico del mecanismo.

Este proyecto mostró cómo un fenómeno aparentemente aleatorio podía explicarse completamente mediante un análisis físico del sistema, permitiendo desarrollar una solución simple y robusta basada en la mecánica del mecanismo, en lugar de recurrir a cambios de materiales o a reemplazos innecesarios de componentes.

ID:('gp', 688)