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Plan de Actividades 2014

4.1. PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN 2014

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PROYECTOS INVESTIGACIÓN 2014

PROYECTO Nº 1

1. DATOS DEL PROYECTO

Título: Obtención de biogás a partir de la valorización de residuos alimentarios (A-

BIOWASTE)

Investigadora responsable: Elena Marañón Maison

Tfno: 98 518 2027 E-mail: [email protected]

Otros investigadores: Leonor Castrillón Peláez, Yolanda Fernández Nava, Luis

Negral Álvarez, Jesús Rodríguez Iglesias

Empresas o instituciones colaboradoras.

ALIMERKA

Fundada en 1986, Alimerka S.A., empresa de distribución alimentaria minorista sita

en el concejo de Llanera, lidera el sector en la región, contando con 176

establecimientos comerciales repartidos por seis provincias del territorio nacional:

Asturias, Burgos, León, Lugo, Valladolid y Zamora; y cuenta con más de 6.000

empleados, lo que la ha llevado a convertirse recientemente en la mayor fuente de

empleo del Principado. Dada la dimensión y concentración de su red, Alimerka puede

organizar un gran volumen de distribución desde un único punto, su Centro Logístico

sito en Lugo de Llanera, factor que incide muy positivamente en su competitividad y

en la efectividad de su organización interna.

Alimerka participa desde el año 2007 en proyectos de I+D, con la intención de buscar

soluciones para la mejora del servicio ofrecido a los consumidores y de los procesos

internos de la empresa. La experiencia adquirida ha permitido pasar a coordinar

proyectos en los últimos años, lo que reafirma la fe de la compañía en la inversión en

I+D como factor clave de la competitividad futura.

Una de las principales cargas del sector de la industria y la distribución alimentaria

es la gestión de residuos. La directiva 2008/98/CE, transpuesta en la legislación

estatal y reflejada en las líneas de actuación trazadas por los distintos planes

estratégicos de gestión de residuos autonómicos, ha venido estableciendo un marco

regulatorio cada vez más restrictivo, marcando una tendencia que se intensificará en

los próximos años. Es, pues, imprescindible plantear un cambio de política en esta

gestión, por lo que Alimerka ha iniciado la búsqueda de procedimientos de

valorización de residuos viables como una importante prioridad dentro de su línea de

I+D. Esto le ha llevado a tomar la iniciativa de llevar a cabo el proyecto A-BioWaste,

para lo cual cuenta con la colaboración del Grupo de Ingeniería Ambiental de la

Universidad de Oviedo, asumiendo las funciones de coordinación del proyecto,

cuantificación estadística de los residuos, planificación y ejecución de la logística -

que se realizará desde los centros de trabajo de la compañía ubicados en el concejo

de Gijón -, la validación y los actos preparativos de una futura fase de explotación.

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2. MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO

2.1 Resumen ejecutivo

La gestión de los residuos orgánicos en el sector de la distribución alimentaria supone

un coste importante para las empresas y además, de acuerdo con la normativa en

vigor, estos residuos deben valorizarse, evitando su deposición en vertederos.

Considerando su alta biodegradabilidad, la valorización mediante digestión anaerobia

es una alternativa que se está implantando en muchos países europeos, pero va con

cierto retraso en España.

En este proyecto se valorizarán los residuos procedentes de la industria alimentaria,

en concreto productos de carnicería, charcutería, pescadería, frutería, vegetales y

panadería, actualmente desechados. La primera etapa será la caracterización de los

distintos residuos generados. Mediante ensayos de biodegradabilidad anaerobia se

determinará el potencial de producción de biogás de distintas mezclas de residuos,

en condiciones mesofílicas (35ºC) y termofílicas (55ºC) Los biorresiduos se

mezclarán teniendo en cuenta las proporciones en que se generen y tratando de

buscar una relación carbono/nitrógeno adecuada para su biodegradación. A

continuación se llevarán a cabo ensayos en digestores CSTR (de 5 litros de

capacidad) y en IBR (de 20 litros) a la temperatura más favorable, según los

resultados de los ensayos de biodegradabilidad, y se estudiará el comportamiento

del proceso de digestión anaerobia con los residuos generados por la empresa,

prestando especial atención a cómo afecta la variabilidad de la composición de las

mezclas de residuos en la producción de biogás. El sólido digerido se estabilizará

mediante aireación posterior por volteos periódicos analizándose la calidad del

compost obtenido con el fin de evaluar su posible uso como fertilizante.

Los ensayos de digestión anaerobia a escala de laboratorio se complementarán con

ensayos en planta piloto provista de un digestor de tipo IBR de 1.2 m3 de capacidad

y de sistemas de alimentación y control, lo que permitirá obtener datos de gran interés

por ser una tecnología más avanzada y con escasa implantación en Europa.

Con los resultados obtenidos se realizará un análisis crítico de las variables de

operación implicadas en el proceso, producciones de biogás, necesidades

energéticas de la empresa y valorización del compost con vistas a su futura

implantación a escala industrial.

2.2 Justificación e interés

El nuevo Plan de Energías Renovables 2011-2020, siguiendo las directrices de la Directiva 2003/30/CE, relativa al fomento del uso de biocarburantes u otros combustibles renovables en el transporte, y de la Directiva 2013/55/CE, sobre normas comunes para el mercado interior del gas natural, trata de potenciar la generación de biogás en digestores anaerobios. Para ello se fija como objetivo llegar en 2020 a una potencia eléctrica instalada de 400 MW a partir del biogás procedente de residuos ganaderos y otros residuos agroindustriales, del procedente de la fracción orgánica de residuos domésticos recogida selectivamente, así como del procedente de lodos de depuradoras.

La gestión de los residuos orgánicos en distribución alimentaria siempre ha supuesto

un enorme coste para las empresas. Hasta el momento se gestionan de forma

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separada los SANDACH 3 (carne y pescado) y el resto de residuos orgánicos

(calificados como asimilables a residuos domésticos) se retiran a través de los

servicios municipales de los Ayuntamientos y/o gestores que se encargan de los

mismos. Alimerka es especialmente consciente de la carga que le supone la gestión

de residuos: ya en 2010 puso en marcha el proyecto PCTI ALIRES (número de

expediente IE-09-167), que durante 18 meses buscó determinar qué formas de

aprovechamiento y valorización se podían dar a los residuos generados. El proyecto

permitió poner sobre la mesa un amplio abanico de posibilidades de valorización

diferenciadas por tipo de residuo, de entre las cuales se ha tomado la decisión de

decantarse por ésta, al dar la posibilidad de eliminar el conjunto de residuos

orgánicos sin necesidad de un costoso proceso previo de separación.

El futuro marco regulatorio va a forzar a la mayoría de los actores a modificar su actual política de gestión de recursos y Alimerka se encuentra ante la oportunidad de poder convertirse en una referencia de ese cambio de paradigma. El proyecto que nos ocupa es un ejemplo perfecto para impulsar esa campaña, puesto que su éxito ejemplificará las principales bondades de la valorización de residuos: se ahorrarán costes, se generará valor añadido (en forma de energía) y el sobrante, al ser empleado como abono, se reincorporaría en cierto modo a la cadena, con lo que nada de esto acaba desechado en el vertedero. Todo ello debería redundar en una mejora de la imagen pública de la compañía, acompañando de hechos su actual mensaje, y en una mayor repercusión mediática, tanto del proyecto como de las entidades que lo cofinancien.

El proyecto generará un conocimiento importante respecto a las condiciones de

operación en dos tipos de digestores, uno de ellos el más común en instalaciones

industriales, pero otro, de tecnología más novedosa y de escasa implantación en

Europa. Los resultados permitirán abordar la valorización de residuos alimentarios

con garantías de éxito en las plantas a escala industrial.

2.3 Objetivos

● Estudiar el efecto de la mezcla de los diferentes residuos generados por la empresa Alimerka en la producción de biogás (estudios de biodegradabilidad a escala de laboratorio).

● Analizar la influencia de las variables de operación (velocidad de carga orgánica, tiempo de residencia, concentración de sólidos en el digestor) y del tipo de reactor (CSTR e IBR) en el proceso anaerobio y en la producción de biogás (estudios en digestores a escala de laboratorio, en continuo).

● Evaluar las características del digestato y su posible aprovechamiento como fertilizante.

● Valorar la aplicabilidad del proceso y estudiar su viabilidad.

2.4 Metodología

Se indican a continuación las diferentes tareas que se llevarán a cabo en el desarrollo del proyecto. HITO 1. ESTADO DE LA TÉCNICA

Tarea 1.1. Estado de la técnica de la digestión anaerobia de residuos

alimentarios, sin cocinar, generados en supermercados (1 mes: enero 2014).

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Se realizará una búsqueda sobre plantas existentes en Europa y en otros países que

traten principalmente este tipo de residuos. Se incidirá sobre tecnologías empleadas,

condiciones de operación, producciones y aplicaciones del biogás y del digestato.

Esta tarea será realizada por la Universidad de Oviedo.

Tarea 1.2. Estado del arte del uso y comercialización del digestato generado a partir de la producción de biogás (2 meses: enero-febrero 2014). El objetivo de esta tarea será conocer las propiedades de los actuales digestatos, la aplicación que se les da, quiénes lo generan y en qué volumen en relación con su producción de gas, y quiénes lo comercializan y a través de qué instrumentos. Los datos recopilados a través de investigación bibliográfica y de mercado servirán para determinar futuros usos del digestato que se genere en esta iniciativa una vez sea analizado en el transcurso del hito 2. Esta tarea será realizada por Alimerka.

Tarea 1.3. Estudio de la demanda energética de Alimerka (2 meses: enero-febrero 2014). Para valorar adecuadamente la utilidad que le aporte a Alimerka el rendimiento energético de sus residuos, es necesario tener una referencia fiable de sus necesidades a lo largo del año, lo cual constituirá el objeto de esta tarea. Dado que en el caso de las furgonetas de reparto a domicilio ya se están implantando medidas de eficiencia energética, el objeto de este estudio se centrará en la evaluación de los datos de consumo del Centro Logístico y de la flota de camiones de reparto a tiendas, realizando asimismo una proyección de las necesidades futuras y de las cargas económicas que supondrán siguiendo el modelo actual. Esta tarea será realizada por Alimerka. Tarea 1.4: Estudio logístico de la gestión centralizada de residuos (2 meses: marzo-abril 2013). Llevar a la práctica en un futuro la solución planteada implicará que los residuos de frescos de los supermercados deban ser llevados de vuelta al Centro Logístico, lo que hace conveniente que, a la hora de valorar su idoneidad, se disponga de proyecciones respecto a la carga económica y laboral que esto supondría, y definir los requisitos para albergarlos adecuadamente en el Centro Logístico. Esta tarea será realizada por Alimerka.

Tarea 1.5: Definición y análisis de los requisitos para ubicar una planta de biogás. (2 meses: mayo-junio 2013). Se determinarán las condiciones que ha de reunir un enclave para poder albergar una planta de biogás, según la legislación ambiental y urbanística. Ésta será una variable importante de cara al planteamiento de líneas futuras en el hito 4, pues según los enclaves que se puedan considerar se podrá determinar la mayor o menor idoneidad de unos usos u otros. Esta tarea será realizada por Alimerka.

HITO 2: PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA DE LOS BIORRESIDUOS PRODUCIDOS

POR LA EMPRESA

Tarea 2.1. Caracterización de los diferentes residuos generados por la empresa Alimerka (12 meses: enero 2014 - diciembre 2014). Se caracterizarán los residuos de pescado, cárnicos, verduras y frutas, charcutería y panadería. La caracterización de los residuos de pescado y de frutas y verduras se realizará en dos campañas, debido a su variabilidad estacional. Los parámetros a determinar son: pH, sólidos totales, sólidos volátiles, nitrógeno total, nitrógeno amoniacal, fosfatos, cloruros, relación C/N, acidez y alcalinidad y en algunos casos, ácidos grasos volátiles y metales pesados. También se realizará un análisis del

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contenido en hidratos de carbono, grasas, proteínas (soluble y bruta) y nitrógeno proteico. De cara a valorar de la manera más eficaz posible la variedad de los residuos con las campañas planteadas, Alimerka hará un muestreo estadístico de sus residuos durante un año natural con vistas a delimitar la base estable de residuos existente. Se tomarán como muestra los residuos de productos frescos de 10 tiendas, los cuales serán transportados al Centro Logístico con vistas a su clasificación por parte del personal de Logística. El procesamiento de datos se llevará a cabo desde el Departamento de Calidad. Alimerka se encargará asimismo de aportar las muestras para estas campañas, procurando hacerlas representativas de los residuos de la empresa a partir de los datos previamente recogidos. Para llevar a cabo la analítica de los residuos se seguirán métodos normalizados (normas UNE, ISO, normas oficiales - BOE). Para ello el grupo de investigación (Grupo de Ingeniería Ambiental - GIA) cuenta con una serie de equipos de análisis, tanto para la preparación de muestras (equipo de digestión por microondas Milestone Ethos 1, tanto en vaso abierto como cerrado), como para la determinación analítica (cromatógrafo de iones Methron 861 Advanced compact IC, cromatógrafo de gases Agilent Technologies 7890A, espectrofotómetro de absorción atómica Perkin Elmer PINAACLE serie 900, espectrofotómetro ultravioleta visible Perkin Elmer Lambda 35, Unidad de determinación de nitrógeno Kjeldahl Foss Tecator, y otros equipos como balanza de precisión estufas, muflas, pHmetros, etc.). Esta tarea será realizada por Alimerka y la Universidad de Oviedo. Tarea 2.2. Ensayos de biodegradabilidad de diferentes mezclas de residuos generados por la citada empresa (6 meses: febrero a abril 2014 y junio a agosto 2014). Se pretende conocer el potencial de metano de las mezclas de residuos generados por Alimerka. Para ello, se realizarán ensayos de biodegradabilidad con mezclas de todos los residuos producidos. Los residuos se mezclarán de manera que la mezcla cumpla las proporciones en que dichos residuos se generan y también buscando una relación C/N óptima para el proceso de digestión anaerobia. Se estudiará el proceso a temperatura mesofílica (37ºC) y termofílica (55ºC). Para llevar a cabo estos ensayos se utilizarán botellas de 2 L de capacidad, con tapón dotado de una salida para la recogida del biogás generado. En cada botella se introducirán las muestras de residuos junto con un inóculo. Para conseguir condiciones anaerobias, una vez cerradas las botellas se realizará un barrido previo del volumen libre (1/3) de la botella con N2. Durante el proceso se medirá el biogás producido diariamente y su composición (metano y dióxido de carbono). Los ensayos de biodegradabilidad se darán por finalizados cuando el reactor deje de producir biogás. Se caracterizarán las muestras iniciales determinando sólidos totales y volátiles, pH, relación C/N, acidez y alcalinidad, fósforo y cloruros y también se caracterizará el sólido digerido (digestato) al final del proceso. Los resultados permitirán obtener el potencial de metano de las mezclas de residuos y la eficiencia de la biodegradación. Esta tarea será realizada por la Universidad de Oviedo.

Tarea 2.3: Ensayos de digestión anaerobia en continuo (8 meses: abril 2014 a noviembre 2014). Se llevarán a cabo estudios en digestores CSTR (5 litros) e IBR (20L), a la temperatura más favorable según los resultados de los ensayos de biodegradabilidad. Inicialmente, se llevará a cabo una fase de arranque durante la cual el reactor se llena con inóculo y se va alimentando con cantidades crecientes de la mezcla a tratar con el objeto de obtener una masa bacteriana aclimatada a las características de los residuos. Con los digestores aclimatados se estudiará la influencia de diferentes variables de operación: diferentes velocidades de carga de sólidos (VCS) y tiempos de residencia hidráulicos (TRH), concentración de sólidos

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en los digestores, operación en una o dos etapas, para seleccionar las condiciones óptimas de trabajo. Para el seguimiento del proceso se determinarán los mismos parámetros que en la caracterización, en este caso se analizará el influente al reactor (una vez a la semana) y el efluente del reactor (2 veces a la semana) y el volumen diario de biogás generado, así como la composición del biogás (metano y dióxido de carbono, como componentes mayoritarios y sulfuro de hidrógeno, como componente minoritario) dos veces a la semana. Esta tarea será realizada por la Universidad de Oviedo. Tarea 2.4. Estabilización del digestato mediante aireación (3 meses: junio, septiembre y noviembre 2014). El digestato obtenido en el proceso de digestión anaerobia se someterá a un proceso de aireación mediante volteos periódicos con el objeto de reducir aún más el contenido en materia orgánica. Se analizarán las características del compost obtenido (sólidos totales, sólidos volátiles, nitrógeno total, nitrógeno amoniacal, fosfatos, cloruros, acidez y alcalinidad, ácidos grasos volátiles, potasio, sodio y metales pesados) con el fin de evaluar su posible uso como fertilizante. Esta tarea será realizada por la Universidad de Oviedo. HITO 3: VALIDACIÓN DEL PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA EN PLANTA

PILOTO

Tarea 3.1. Ensayos de digestión anaerobia en continuo a escala piloto (6 meses: julio a diciembre de 2014) Se llevarán a cabo ensayos utilizando una planta piloto de 1.2 m3 del tipo IBR, lo que permitirá obtener datos de gran interés por ser ésta una tecnología más avanzada y con escasa implantación en Europa. La metodología a seguir en estos ensayos será la misma que la descrita en la Tarea 2.3. El estudio permitirá conocer el efecto del cambio de escala (con respecto al reactor de 20 L). Esta tarea será realizada por la Universidad de Oviedo. Tarea 3.2: Validación de resultados (2 meses: enero a febrero de 2015) Se realizará un análisis crítico de los datos obtenidos en la investigación realizada, con objeto de seleccionar las variables de operación, producciones de biogás y valorización del digestato con vistas a una futura implantación del proceso a escala piloto. Esta tarea será llevada a cabo por Alimerka en colaboración con la Universidad de Oviedo.

Tarea 3.3. Estudio de viabilidad (2 meses: febrero a marzo 2015)

A partir de las estimaciones de aprovechamiento obtenidas de los ensayos en continuo, y especialmente en atención a la variabilidad entre meses, se realizará un estudio que coteje estos datos con la estimación de los costes que se prevé que pueda ocasionar la implantación de la solución, así como los beneficios derivados de la misma. Esta tarea será realizada por la Universidad de Oviedo en colaboración con Alimerka.

2.5 Resultados esperables

Con este Proyecto se conseguirá:

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● Conocer la producción y composición de los distintos residuos generados a lo largo del año en los establecimientos de Alimerka.

● Establecer las condiciones de operación óptimas de las distintas mezclas de residuos generados para la producción de biogás mediante el proceso de codigestión anaerobia (biometanización)

● Obtener energía a partir de la biometanización de los biorresiduos generados en los supermercados y en la plataforma de Alimerka.

● Obtener un material digerido que una vez oxigenado, puede ser utilizado como fertilizante.

● Reducir la cantidad de biorresiduos eliminada en vertedero, cumpliendo la Ley 22/2011, de Residuos, el Real Decreto 1481/2001, por el que se regula la eliminación de residuos en vertederos, así como el Plan Nacional Integrado de Residuos (PNIR), cumpliendo la jerarquía de opciones en la gestión de residuos y reduciendo la emisión de gases efecto invernadero.

2.6 Planificación temporal de las actividades

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3

Tarea 1.1.Estado de la técnica de la digestión anaerobia de

residuos alimentarios, sin cocinarX

Tarea 1.2.Estado del arte del uso y comercialización del

digestatoX X

Tarea 1.3. Estudio de la demanda energética de Alimerka X X

Tarea 1.4.Estudio logístico de la gestión centralizada de

residuosX X

Tarea 1.5.Definición y análisis de los requisitos para ubicar

una planta de biogásX X

Tarea 2.1. Caracterización de los diferentes residuos X X X X X X X X X X X X

Tarea 2.2.Ensayos de biodegradabilidad de diferentes

mezclasX X X X X X

Tarea 2.3. Ensayos de digestión anaerobia en continuo X X X X X X X X

Tarea 2.4. Estabilización del digestato mediante aireación X X X

Tarea 3.1.Ensayos de digestión anaerobia en continuo a

escala pilotoX X X X X X

Tarea 3.2. Validación de resultados X X

Tarea 3.3. Estudio de viabilidad X X

Participación del becario para el que se solicita ayuda

HITO 2. PROCESO DE DIGESTIÓN ANAEROBIA DE LOS

RESIDUOS PRODUCIDOS POR LA EMPRESA

HITO 3. VALIDACIÓN DEL PROCESO DE DIGESTIÓN

ANAEROBIA

20152014

HITO

HITO 1. ESTADO DE LA TÉCNICA

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2.7 Plan de divulgación de los resultados

Los resultados generados servirán de base para la elaboración de

manuales/informes, entre los que uno de ellos, podrá tener amplia difusión: “Manual

práctico sobre biometanización de residuos alimentarios a escala industrial”

Se realizará al menos una Jornada de difusión de los resultados en colaboración con

el IUTA y asimismo, si se estima conveniente, se podrá participar en alguno de los

desayunos tecnológicos que el IUTA organiza en colaboración con el Parque

Científico Tecnológico de Gijón. Nuestro grupo siempre ha colaborado en actividades

divulgativas de proyectos de investigación organizadas por el IUTA, hayan o no

hayan recibido financiación del Instituto.

Teniendo en cuenta el carácter de la investigación y en función de los resultados

obtenidos, podría valorarse la solicitud de una patente. En caso que ésta se

desestimara, los resultados se presentarían en congresos y se harían artículos para

revistas científico técnicas (dado el volumen de datos que se generarán se estiman

tres publicaciones).

Alimerka prevé asimismo llevar a cabo un plan de difusión del proyecto y sus resultados, mostrando su compromiso con el medio ambiente. El mensaje a comunicar hará un énfasis especial en la necesidad de gestionar nuestros residuos de manera responsable, empezando por la recogida selectiva.

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3. MEMORIA ECONÓMICA

Gastos

Personal Fungible Inventariable Otros

Gastos

TOTAL

GASTOS

40.250 € 11.200 € 4.800 € 10.985 € 67.235 €

Ingresos (ayuda recibida por otras instituciones o empresas)

Entidades/Empresas financiadoras


Gastos TOTAL

INGRESOS

ALIMERKA 31.250 € 11.200 € 4.800 € 10.985 € 58.235 €

4. AYUDA SOLICITADA

Personal (única partida de esta convocatoria)

9.000 €

5. AYUDA CONCEDIDA

Personal: 1 BECA 6 MESES

4.500 €

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6. CARTAS DE APOYO DE LAS ENTIDADES COLABORADORAS

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PROYECTO Nº 2


Título: Investigación y desarrollo de baterías de flujo para el almacenamiento de

energía en sistemas de microgeneración distribuida en entornos urbanos.

Investigador responsable: Juan Manuel Guerrero Muñoz


Otros investigadores: Pablo García Fernández, Cristina González Morán, Jorge

García García, Pablo Arboleya Arboleya, Manuel Coto García


AZ RENOVABLES. Municipio de Gijón

La empresa AZ Renovables se encuentra en estos momentos en el desarrollo de

baterías de flujo para almacenamiento de energía, dentro de su estrategia de

desarrollo de máquinas que permitan el aprovechamiento de recursos energéticos

renovables.

El interés de la misma en el proyecto radica en el desarrollo de los convertidores de

potencia necesarios para la conexión de dichas baterías a la red.

La colaboración se establecerá en la posibilidad de realizar pruebas en laboratorio

del sistema desarrollado y en el asesoramiento para determinar la capacidad óptima

de la batería en términos de energía/potencia para cada aplicación.



Este proyecto está concebido para proponer soluciones de Sistemas de

Almacenamiento de Energía (ESS) que faciliten el despliegue de microrredes (μG)

de corriente alterna (AC) permitiendo cambiar el paradigma de la distribución de

energía eléctrica desde el concepto convencional de Generación Centralizada hacia

la Generación Distribuida (DG). El proyecto aborda el tema propuesto desde dos

puntos de vista; el primero engloba el análisis, el desarrollo y la implementación de

estructuras de Convertidores de Potencia (PEC) para la integración de ESS en la red

de distribución eléctrica. El segundo campo de trabajo se centra en la inserción de

estos ESS en el esquema general de gestión de la μG.

En este sentido, el proyecto tratará de dar solución a algunos de los inconvenientes

clave para la integración de ESS en la red eléctrica:

1. Desarrollo de PEC válidos para la integración de ESS.

2. Dimensionamiento del ESS para atender a las demandas de la μG.

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3. Problemas derivados de la integración de ESS en la estructura de la μG.

Estas líneas de investigación se afrontarán por medio de los siguientes objetivos:

1. Estudio de topologías de PEC alternativas para la integración de ESS. Este

objetivo se llevará a cabo mediante dos posibles alternativas: uso de

convertidores no aislados y empleo de topologías aisladas.

2. Algoritmos para el cálculo de PF desequilibrados en μG AC, incluyendo PEC y

ESS. Los algoritmos se desarrollarán en un sistema de referencia ortogonal

estacionario en el cual se analizarán los modelos y los sistemas de control.


La empresa AZ Renovables se encuentra en estos momentos en el desarrollo de

baterías de flujo para almacenamiento de energía, dentro de su estrategia de

desarrollo de máquinas que permitan el aprovechamiento de recursos energéticos

renovables.

El proyecto planteado permitiría resolver parte de la problemática de conexión de

estas baterías a red de forma óptima en entornos urbanos, es decir, sincronización

con la red, sin perturbarla, para almacenar los excesos y cubrir las demandas

energéticas de una población.

En estos momentos la batería, en sí misma, se encuentra en estado avanzado de

desarrollo, sin embargo se han realizado pocos avances en cuanto a su conexión a

red y su comportamiento. El proyecto permitirá dar un salto cualitativo importante en

el desarrollo del producto de cara a la fabricación de las primeras unidades prototipo.

2.3 Objetivos

La hipótesis inicial de esta investigación se basa en dar solución a varios de los

problemas técnicos que suponen una barrera al mayor despliegue de microrredes

(μG) de AC, desde un enfoque holístico del proyecto. La representación esquemática

del proyecto se muestra en la (Figura 1). Los mayores obstáculos que impiden un

uso más extendido del concepto de μG y a la integración de generadores distribuidos

(DG), normalmente de pequeña escala y cercanos a los consumidores (prosumers)

son:

Las redes resultantes tienden a ser más débiles debido a la reducción de la

inercia del sistema.

Inyección y/o demanda de potencia activa desequilibrada debido a la

presencia de pequeños generadores monofásicos y cargas desequilibradas;

así como distorsión de las tensiones y corrientes con alto contenido en

armónicos debido al uso de convertidores electrónicos.

Carencia de métodos de cálculo del flujo de cargas que permitan analizar

redes con convertidores de potencia y generadores distribuidos.

En este proyecto se tratará de dar solución a algunos de estos inconvenientes. El

estudio se llevará a cabo por un equipo de investigación multidisciplinar de manera

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que se abordará el problema desde dos puntos de vista: 1) a nivel del convertidor

electrónico, considerando sistemas de control en detalle; 2) a nivel de μG: cálculo de

flujos de carga.

En el primer enfoque se cubrirá el análisis de estructuras de convertidores de

potencia para la integración de ESS en la μG de AC (Figura 2). Teniendo en cuenta

los problemas a los que los convertidores deben dar solución, las ideas principales

del proyecto desde el primer punto de vista se pueden definir como;

Desarrollo de una topología de convertidor para integrar EES de manera que

estos sistemas de almacenamiento permitan la compensación de

contingencias de red que requieren inyección de potencia activa (desvíos en

la frecuencia), así como la operación de la μG en modo isla (aislada de la red

principal de distribución). (Objetivo 1).

Capacidad para compensar desequilibrios tanto de tensión como de corriente,

en el punto de conexión con la red del convertidor y en el punto común de

conexión de cada nanorred (ver Figura 1). (Objetivo 1).

Soluciones a otros problemas derivados del uso de of PEC y de redes débiles,

como pueden ser armónicos y gestión de la potencia reactiva. (Objetivo 1).

En el segundo enfoque de considerará la incorporación de convertidores en el

esquema general de gestión de la μG, específicamente en el cálculo del flujo de

cargas y sus restricciones. Este enfoque se centrará en el desarrollo de modelos en

régimen permanente que permitan el estudio del impacto en la red debido a una

penetración masiva de DG, PEC y ESS, prestando especial atención a las

restricciones tanto técnicas como económicas. Con este enfoque se pretende

obtener información sobre el sistema de gestión del conjunto de la μG para coordinar

y optimizar el uso de estos dispositivos. Desde este enfoque, el objetivo principal se

pueden expresar como sigue:

Flujos de carga mejorados para incluir μG de AC con desequilibrios, con PEC

y ESS. Se considerarán todos los parámetros que sean necesarios para la

introducción de un gran número de PEC. (Objetivo 2).

1. OBJETIVO 1: Estudio de las diferentes topologías de convertidores y estrategias

de control para la integración de EES en una μG de laboratorio.

a. Objetivo 1.1 Estimación de la energía de almacenamiento necesaria para

la compensación de contingencias.

b. Objetivo 1.2: Análisis y selección de distintas tecnologías, diseño,

implementación y validación experimental de soluciones para la

integración de ESS utilizando convertidores bidireccionales aislados.

2. OBJETIVO 2: Algoritmos para el cálculo del flujo de cargas desequilibrado

aplicado a μG de AC incluyendo DG basados en convertidores de potencia y ESS.

a. Objetivo 2.1: Desarrollo de una técnica de flujo de cargas adaptada para

ser de aplicación a redes desequilibradas con DG y ESS.

b. Objetivo 2.2: Desarrollo de modelos para cada uno de los dispositivos

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descritos en el Objetivo 1.

c. Objetivo 2.3: Adaptación de los modelos de dispositivos y sus controles

para ser incluidos en el algoritmo del flujo de cargas.

La meta final de este objetivo es el desarrollo de una herramienta de cálculo del flujo

de cargas capaz de incluir dispositivos convencionales, como transformadores de

potencia convencionales, y también dispositivos como DG y ESS bajo condiciones

de desequilibrio.

Figura 1. Esquema general del proyecto propuesto

Figura 2. Transformador de Estado Sólido utilizando a) topología Dual Active

Bridge, b) topología multipuerto (tres puertos) incluyendo el interface con el ESS.

a) b)

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2.4 Metodología

La metodología establecida tiene como objeto integrar las distintas líneas de

investigación para dar solución a los problemas planteados en dos líneas principales.

La primera línea está relacionada con el análisis, desarrollo e implementación de

estructuras de convertidores de potencia que permitan la integración de ESS en la

red de distribución, y se plantea a través del Objetivo 1. La segunda línea tiene que

ver con la inclusión de los convertidores en el esquema general de gestión de la μG,

teniendo en cuenta el análisis en régimen permanente o flujo de cargas del sistema,

planteada en el Objetivo 2.

Objetivo 1:

Descripción: Investigación de distintas alternativas de topologías y estrategias de

control para la integración de ESS en una μG de laboratorio.

Con este objetivo se pretenden integrar los ESS en la estructura de red de

distribución propuesta. Se considerará como tecnología de almacenamiento baterías

de flujo, las cuales están siendo desarrolladas por AZ renovables, la empresa que

soporta esta petición.

Objetivo 1.1: Estimación de las demandas de ESS para la compensación de

contingencias.

Tarea 1.1. Cálculo del tamaño de PEC para la integración de ESS:

Cálculo y definición de distintos tamaños de los EES dependiendo de las

necesidades/especificaciones de potencia activa de los subsistemas de la μG:

para la operación en modo isla y compensación desviaciones de frecuencia

de red.

Hito 1. Determinación del dimensionad del PEC.

Entregable 1: Basándose en las demandas de potencia requeridas el dimensionado

de los ESS (en términos de potencia y de energía) deberán poder determinarse.

Objetivo 1.2: Análisis y selección de tecnologías alternativas, diseño,

implementación y validación experimental de soluciones para la integración de ESS

por medio de convertidores aislados multipuerto (Figura 2).

Tarea 1.2: Análisis de distintas tecnologías para el núcleo de transformadores de

potencia apropiadas para trabajar a alta frecuencia:

Diseño y selección de parámetros de transformadores: nivel de potencia,

devanados y características constructivas. Las restricciones son: frecuencia

de conmutación, núcleo y pérdidas eléctricas.

Tarea 1.3 Diseño y construcción de topologías aisladas:

El aislamiento se realizará mediante el uso de transformadores de estado

sólido (SST), siendo el elemento principal de la topología aislada. Por lo tanto,

su diseño se considerará crítico para el desarrollo del proyecto.

Se construirá un sistema de tres puertos: Un puerto para conectar al lado de

alta tensión en DC (el que conecta el convertidor con el punto de conexión

PC), otro para conectar la batería de flujo al PEC y el último para conectar el

17


lado de baja tensión de DC.

El SST será probablemente basado en un núcleo de ferrita para aplicaciones

de potencia, debido a las bajas pérdidas magnéticas. Se probarán distintas

frecuencias de conmutación (5-20kHz) para medir las pérdidas y calcular la

eficiencia del transformador de alta frecuencia. El rango de potencia de este

prototipo podría estar en torno a 5-15 kW.

Hito 2. PEC aislado funcionando en bucle abierto.

Hito 3. Cálculo de la eficiencia de las etapas de conversión de potencia.

Entregable 2: Simulación y construcción de prototipos de laboratorio para

interconectar el ESS con una topología aislada basada en un SST.

Tarea 1.4 Modelado dinámico de las topologías de PEC y el ESS.

Un modelo dinámico para el EES, el transformador y el PEC serán definidos.

Se utilizarán herramientas de simulación para el análisis de los subsistemas

y las correlaciones entre el modelo propuesto y los datos obtenidos para

validar el modelo.

Hito 4: Simulación del modelo dinámico de ESS y la etapa de conversión de potencia.

Tarea 1.5 Diseño e implementación del sistema de control.

Con el modelo de la Tarea 1.4, los bucles internos de control (de tensión y de

corriente) para el EES y el PEC serán ajustados. Se prestará atención

particular a los distintos modelos requeridos, es decir, procesos de carga y

descarga.

También se especificarán tipo y número de sensores necesarios.

La implementación del sistema de control será completamente digital, sobre

DSC's de Texas Instruments (F28335), ya disponible en el laboratorio junto

con las tarjetas de interconexión control-potencia, en los que el grupo de

investigación tiene una amplia experiencia anterior.

Hito 5: Operación bajo bucle cerrado para los bucles de control de tensión y corriente.

Entregable 3: Simulación e implementación del control digital en el laboratorio para

la operación en bucle cerrado del SST.

Objetivo 2:

Descripción: Descripción de algoritmos de flujo de cargas (PF) para μG de AD

trabajando en condiciones de desequilibrio e incluyendo generadores distribuidos

basados en PEC y EES.

Desarrollo de un método exacto y rápido para resolver el problema del PF en redes

desequilibradas con dispositivos como DG conectados a la red por medio de

convertidores, SST y EES.

Objetivo 2.1 (Tarea 2.1): Desarrollo de una técnica de PF desequilibrado en una

referencia ortogonal.

18


Propuesta de una formulación basada en una referencia estacionaria

ortogonal combinando la teoría de fasores complejos para poder ser de

aplicación al análisis del PF en sistemas desequilibrados.

Definición de una formulación flexible que evite el uso de la matriz de

admitancias de nudo, ya que las reconfiguraciones de la μG no necesitarán

la reconstrucción de la matriz de admitancias.

Hito 6. Desarrollo de la formulación más apropiada para establecer las ecuaciones

del flujo de cargas en una referencia ortogonal.

Hito 7. Desarrollo e implementación de un algoritmo y un proceso de resolución

aplicable a la formulación anterior.

Hito 8. Prueba y validación de la formulación propuesta, el algoritmo y el

procedimiento de resolución usando flujos de carga convencionales con definición

convencional de nudos.

Objetivo 2.2 (Tarea 2.2): Desarrollo de modelos de DG y EES definidos en la misma

referencia ortogonal e incluyendo también los controles.

Desarrollo de un modelo para cada dispositivo con la finalidad de ser incluido

en el problema del PF.

Hito 9. Desarrollo de modelos simples para PF en la referencia ortogonal propuesta

para DG y SST incluyendo los sistemas de control.

Hito 10. Desarrollo de modelos simples para PF en la referencia ortogonal propuesta

para EES.

Entregable 5: Método de cálculo del problema de PF y para describir la formulación

de la red eléctrica.

Objetivo 2.3 (Tarea 2.3): Combinación de algoritmos de PF con los modelos

propuestos para los nuevos dispositivos de manera que se simula toda la μG.

Combinación de modelos y formulación con el PF desequilibrado de la tarea

2.1 de manera que el análisis de PF se lleve a cabo en la μG incluyendo todos

los dispositivos propuestos.

Estudio comparativo y control del tiempo de resolución cuando este caso se

compara con el método de definición de nudos tipo convencional en el que

DG, SST y ESS no estaban incluidos.

Si el incremento de tiempo no es aceptable, los modelos de la tarea previa

deberán ser revisados y simplificados, así como el proceso de resolución

propuesto en la tarea 2.1, que también podría tratar de modificarse para

optimizarlo. Por esta razón, las tareas 2.1 y 2.2 se extenderán en duración a

lo largo de todo el objetivo 2. Si la combinación del proceso de resolución y

los modelos es apropiada desde el principio de la tarea 2.3 entonces la última

parte de esta etapa se reduciría.

Hito 11. Adaptación de proceso de resolución para simular la μG completa

incluyendo los modelos de DG, SST y ESS.

Entregable 6: Definición de modelos sencillos para DG, SST y ESS en la referencia

ortogonal estacionaria.

19


Hito 12. Validación del proceso de resolución incluyendo los nuevos modelos.


Los resultados esperables se detallan según las dos entidades participantes:

Universidad de Oviedo y AZ Renovables:

1. Universidad de Oviedo: Desarrollo de convertidores de potencia válidos para la integración de sistemas de almacenamiento de energía en la red eléctrica. Los elementos a construir permitirán comprobar, a una escala reducida, el funcionamiento de topologías de potencia novedosas para el uso de ESS.

2. AZ renovables S.L: La empresa AZ desea comprobar y continuar con el desarrollo de baterías en un entorno de laboratorio flexible. Esta propuesta les proporciona dicho espacio, además del desarrollo de los convertidores de potencia necesarios para la conexión del sistema de almacenamiento a la red. Además, se les proporcionará una herramienta para el dimensionamiento óptimo del sistema de almacenamiento dependiendo de las condiciones de red.


OBJETIVO 1: Investigación de alternativas en la topología del convertidor de

potencia y estrategias de control para la integración del ESS en la μG del laboratorio.

La finalidad de este objetivo es la contrucción de la alternativa más interesante para

la integración del sistema de almacenamiento de energía basado en baterías de flujo

en la red.

Duración: 12 meses (meses 1 a 12)

Responsable: Juan Manuel Guerrero Muñoz

Participantes: Jorge García, Pablo García, Becario 1.

El Objetivo se divide en tres subobjetivos:

Objetivo 1.1: Dimensionamiento del sistema de almacenamiento de energía

y del convertidor de potencia.


Tareas Becario 1: El becario contratado ayudará en los cálculos y las

simulaciones a realizar para determinar la distribución de los sistemas de

almacenamiento de energía según se explica en la Tarea 1.1 de la

Metodología.

Hito H1: Basándose en un estudio de las demandas de potencia activa que

debe de ser suministrada por el sistema de almacenamiento, se procederá a

determinar tanto la localización como el número de elementos de

almancenamiento necesarios.

Objetivo 1.2: Análisis y selección de tecnologías alternativas, diseño,

implementación y validación experimental de soluciones para integrar ESS

por medio de convertidores bidireccionales aislados.

Duración: 6 meses (meses 4 a 12).

Tareas Becario #1: El becario contratado participará en las Tareas 1.2, 1.3,

1.4 y 1.5 descritas en la metodología. Particularmente, estará involucrado en

20


todas las actividades que requieran la construcción de prototipos y en los

ensayos de laboratorio.

Hitos H2, H3, H4, H5: El Objetivo 1.2 será validado por los hitos 2, 3, 4 y 5

descritos en la metodología, los cuales supondrán la construcción de un

prototipo, el cálculo de la eficiencia del mismo (incluyendo las etapas de

conversión de potencia y el sistema de almacenamiento propiamente dicho)

y la implementación del control del sistema del almacenamiento para su uso

en la μG.

OBJETIVO 2: Descripción de algoritmos de flujo de cargas (PF) para μG de AD

trabajando en condiciones de desequilibrio e incluyendo generadores distribuidos

basados en PEC y EES.


Responsable: Cristina González Morán

Participantes: Pablo Arboleya, Manuel Coto, Becario 2.

Objetivo 2.1: Desarrollo de una técnica de PF desequilibrado en una referencia ortogonal. Duración: 12 meses (meses 1 a 12)

Tareas Becario 2: El becario contratado participará en las tareas detalladas

en la metodología, particularmente en la definición de la formulación para

evitar la matriz de admitancias de nudo.

Hitos H6, H7 y H8: El Objetivo 2.1 será validado por los Hitos 6,7 y 8 descritos

en la metodología. La consecución de dichos hitos permitirá obtener una

formulación para el PF válida para redes de distribución débiles, que son

precisamente sobre las cuales se instalará el sistema de almacenamiento de

energía.

Objetivo 2.2: Desarrollo de modelos de DG y EES definidos en la misma referencia ortogonal e incluyendo también los controles. Duración: 9 meses (meses 4 a 12)


en la metodología, particularmente en el desarrollo de modelos para el

problema del PF.

Hitos H9, H10: El Objetivo 2.2 será validado por los Hitos 9 y 10 descritos en

la metodología. La consecución de dichos hitos permitirá obtener una

formulación adecuada para incluir el efecto del ESS sobre la red.

Objetivo 2.3: Combinación de algoritmos de PF con los modelos propuestos para los nuevos dispositivos de manera que se simula toda la μG. Duración: 5 meses (meses 8 a 12)


en la metodología, particularmente en el estudio comparativo y control del

tiempo de resolución cuando el caso de estudio se compara con el método de

definición de nudos tipo convencional.

Hitos H11, H12: El Objetivo 2.3 será validado por los Hitos 11 y 12 descritos

en la metodología. Su consecución permitirá aplicar la formulación

desarrollada en los Objetivos 2.1 y 2.2 para la simulación completa de la μG

donde se instalará el sistema de almacenamiento.

21


Objetivo Mes 1 Mes 2 Mes 3 Mes 4 Mes 5 Mes 6 Mes 7 Mes 8 Mes 9 Mes

10

Mes

11

Mes

12

1

1.1 H1

1.2 H2,H3

H4, H5

2

2.1 H6,H7

H8

2.2 H9,

H10

2.3 H11,

H12


En el año de desarrollo del proyecto, se plantean las siguientes acciones:

1. Ponencias en conferencias internacionales. Basándose en la experiencia

investigadora previa de los miembros del equipo de investigación, se plantea

presentar los resultados de la investigación en alguna de las conferencias más

relevantes del campo: IEEE Energy Conversion, Conference and Exhibition”,

“IEEE Industrial Electronics Conference2”, “IEEE PES General Meeting”, “IEEE

PES Innovative Smart Grid Technologies Europe Conference”. Se presentarán

un máximo de 2 ponencias.

2. Publicaciones en revistas indexadas internacionales. Los resultados del

proyecto, en el caso de que sean especialmente relevantes, se publicarán en

alguna de las siguientes revistas: “IEEE Transactions on Industry Applications”,

“IEEE Transactions on Power Electronics”, “IEEE Transactions on Industrial

Electronics”, “IEEE Transactions on Power Systems”, “International Journal of

Electrical Power & Energy Systems”, “Electrical Power Systems Research“,

“Electrical Power Systems Research”, “IEEE Transactions on Power Delivery”

and “IEEE Transactions on Smart Grid”.

3. Propuestas Europeas. En el caso de que los resultados preliminares del proyecto

sean prometedores, se procederá a la búsqueda de socios Europeos para

realizar una investigación más ambiciosa.

4. Construcción de un demostrador. A la conclusión del proyecto, se podrá disponer

de un demostrador instalado en el Edificio de Servicios Científico-Técnicos del

Campus de Viesques. Dicho demostrador podrá ser utilizado para que tanto la

empresa como el equipo de investigación promocionen sus resultados en visitas

de terceros.

22



Gastos


Gastos

TOTAL

GASTOS

Becario 1: Dedicado a

las tareas del Objetivo 1,

12 meses a tiempo

completo

(12x750=9.000€).

Becario 2: Dedicado a

las tareas del Objetivo 2,

12 meses a tiempo

completo

(12x750=9.000€)

18.000€

4. AYUDA SOLICITADA


BECARIO 1: El primer becario ayudaría en tareas encaminadas al diseño, desarrollo

y validación experimental del sistema de almacenamiento propuesto. El prototipo

desarrollado en colaboración con la empresa AZ renovables se integraría en el

laboratorio de microrredes disponible en el nuevo edificio de Servicios Científico-

Técnicos del Campus de Viesques en Gijón.

BECARIO 2: El segundo becario analizaría el dimensionamiento óptimo de la batería

de acuerdo a las necesidades de almacenamiento. Se trabajaría en la realización de

algoritmos de optimización cuya salida fueran diferentes criterios de fiabilidad

18.000 €

5. AYUDA CONCEDIDA


4.500 €

23



24



PROYECTO Nº 3


Título: Montaje y test de moto-laboratorio de prueba de suspensiones.

Investigador responsable: Álvaro Noriega González


Otros investigadores:

David Blanco Fernández, Daniel Álvarez Mantaras


Talleres RPM, Calle de Santa Justa, 7 GIJON

Apoya esta propuesta de proyecto y su colaboración consistiría en el suministro de

algunos componentes comerciales a instalar en la moto diseñada, proporcionar

ayuda en el montaje de la misma y un piloto probador para las pruebas en pista



Durante los años 2012 y 2013, el investigador principal de este proyecto desarrolló

una metodología novedosa de síntesis de suspensiones y la utilizó para diseñar

suspensiones progresivas para vehículos, específicamente para motocicletas.

Durante el año 2013, se ha trabajado en un proyecto, con ayuda del IUTA, en el que

se realizó el diseño de un chasis modular para moto laboratorio que permita probar

distintos tipos de suspensiones traseras progresivas diseñadas con la metodología

anterior. Dicho chasis ha sido desarrollado con las especificaciones de la categoría

Pre-Moto3 que se utilizan en las categorías de promoción del motociclismo de

velocidad a petición de la empresa colaboradora con el objetivo de poder aprovechar

las geometrías y conclusiones que se extraigan de las pruebas en el desarrollo de un

nuevo modelo comercial de motocicleta para copas de promoción.

El presente proyecto es una continuación del anterior y tiene como objetivo construir

la moto laboratorio diseñada en el proyecto anterior. Posteriormente, se verificará su

seguridad y se sensorizará. Tras ello, se realizarán una pruebas dinámicas

preestablecidas (curva lenta, slalom, frenada,…) y se medirán las reacciones de la

motocicleta. Finalmente, se realizarán unas pruebas en un circuito real con un piloto

profesional para valorar el comportamiento real e identificar posibles vicios ocultos

que aparezcan a alta velocidad.

En base a los resultados y conclusiones que se extraigan de esas pruebas, la

empresa colaboradora podrá escoger el sistema de suspensión trasera que

considere más adecuado, así como valorar el comportamiento de la geometría del

25


chasis propuesto y proponer posibles modificaciones para la versión de serie a

comercializar en el futuro.

Por su parte, el grupo de investigación podrá validar experimentalmente la

metodología de puesta a punto base de suspensiones que se ha estado

desarrollando durante el año 2013. Se espera que esta validación experimental

genere alguna publicación en congreso y en revista JCR ya que el tema de diseño y

puesta a punto de suspensiones de moto es un campo casi virgen en las

publicaciones científicas. Dichas publicaciones podrían tener un elevado interés para

los ingenieros de pista en formación de las competiciones de moto ya que, hasta

ahora, la metodología de puesta a punto de cada equipo es secreta y el conocimiento

real se encuentra en la experiencia de los ingenieros senior, los cuales suelen ser

reacios a compartirlo.


Durante el año 2013, el investigador principal de esta solicitud desarrollo el proyecto

titulado “Desarrollo de chasis modular y diseño de suspensión trasera de una moto

de competición para copas de promoción”. En dicho proyecto (que recibió una ayuda

del IUTA por valor de 1500 €) se diseñó un chasis de moto modular a base de piezas

mecanizadas y atornilladas sobre el que se pudieran montar diferentes tipos de

suspensiones traseras de moto.

Este diseño tenía un doble objetivo. El primer objetivo era diseñar una moto con las

especificaciones técnicas de motor, ruedas y horquilla delantera de la categoría de

competición Pre-Moto3 con el fin de servir de base para un producto similar que

fabricaría y comercializaría la empresa colaboradora Talleres RPM para las copas de

promoción que organiza la Asociación Nacional de Pilotos Aficionados (ANPA). El

interés comercial de Talleres RPM en este tipo de producto está claramente

justificado por la aparición durante los últimos meses de varios modelos similares

como la MiniGP RAV, la honda CBR 250 R o la BeOn Pre3 que se mueven en una

horquilla de precios de entre 2500 y 12000 €.

Figura 1. Honda CBR 250 R

26


Figura 2. BeOn Pre3

En vista de esto, la empresa colaboradora, Talleres RPM, tiene interés en disponer

cuanto antes de un prototipo real de la moto diseñada para ser testado en un circuito

por un piloto de pruebas y así poder refinar el diseño de su producto final. Cuanto

antes disponga del producto terminado, mejor podría promocionar su venta y

planificar las copas de promoción en las que participaría.

El segundo objetivo era el desarrollo de una línea de investigación universitaria sobre

diseño de motos. Para ello, el proyecto planteaba el diseño de una moto laboratorio

para probar distintos tipos de suspensiones traseras.

Durante el trabajo realizado durante el año 2013 se ha desarrollado una novedosa

metodología de síntesis que ha permitido realizar el pre diseño de varios tipos de

suspensión trasera progresiva para motos. Dicha metodología ha permitido presentar

un artículo en el congreso internacional MeTrApp 2013 y un artículo para la revista

JCR Mechanism and Machive Theory que actualmente se encuentra en proceso de

traducción.

Con los resultados obtenidos, se implementaron tres tipos de suspensión (Cantilever,

Back-Link y Unit Pro-Link) para la moto laboratorio. El mecanizado de las piezas

diseñadas se está realizando actualmente en los laboratorios del área de Ingeniería

de los Procesos de Fabricación y también se ha comprado un kit de componentes

para dicha moto valorado en 2700 € que incluye motor, ruedas, frenos,….

Finalmente, se ha adquirido una unidad GPS con inclinómetro y acelerómetro para

sensorizar la moto laboratorio una vez construida.

27


Figura 3. Chasis virtual de moto laboratorio con suspensión Back-Link

Además, se ha propuesto una metodología de puesta a punto base de suspensiones

en base a experimentación virtual con software de simulación multicuerpo (ADAMS).

Dicha metodología se ha desarrollado a través de un proyecto fin de carrera,

quedando pendiente su validación con datos experimentales.

2.3 Objetivos

El objetivo principal de este proyecto es el montaje, sensorizado y test de una moto

laboratorio para el ensayo, tanto de tipos de suspensión como de metodologías de

puesta a punto de las mismas.

La consecución del objetivo principal posibilitará completar el proyecto iniciado en el

año 2013 y alcanzar los siguientes dos objetivos:

Para la empresa colaboradora: Disponer de un prototipo real para poder

probar la geometría del producto

Para el grupo de investigación: Validar experimentalmente la metodología de

puesta a punto de suspensiones

2.4 Metodología

Las tareas de la línea de investigación sobre diseño de suspensiones de vehículos

que se está desarrollando actualmente entre las áreas de Ingeniería Mecánica,

Ingeniería de Procesos de Fabricación e Ingeniería e Infraestructura de los

transportes de la Universidad de Oviedo se puede resumir en el diagrama de la Figura

4.

28


Figura 4. Tareas de la línea de investigación

Las tareas de desarrollo teórico ya se han realizado previamente, así como la tarea

experimental del diseño del vehículo. En este proyecto, se pretenden desarrollar las

siguientes tareas:

Tarea 1. Fabricación y montaje del prototipo

Fabricación de piezas mecanizadas

Se terminará de mecanizar las distintas piezas metálicas que componen el chasis

diseñado. Esta tarea se realiza actualmente en la Universidad.

Soldadura de elementos

Ciertas piezas deban ir soldadas (p.e. orejetas). Las tareas de soldadura se podrán

realizar en la Universidad o en una empresa externa.

Montaje del prototipo

Una vez que se tengan todas las piezas, se montará el prototipo.

Un becario destinado a esta tarea realizará el montaje del prototipo bajo supervisión

de un investigador.

Metodología de síntesis

dimensional

Metodología para la

optimización del

comportamiento dinámico

Metodología de ajuste de

las suspensiones en

circuito

Diseño del vehículo

Construcción del

prototipo

Pruebas en circuito

Validación de las metodologías

Desarrollo teDesarrollo teóóricorico ExperimentaciExperimentacióónn

ValidaciValidacióónn

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Tarea 2. Verificación del prototipo

Se definirán una serie de pruebas dimensionales, de resistencia estática y pruebas

de motor y pruebas de la instalación eléctrica para verificar la correcta fabricación y

montaje del prototipo. Dichas pruebas tendrán por objeto comprobar que el prototipo

es seguro para el piloto de cara a las pruebas en circuito.

Las pruebas a pasar estarán basadas en las verificaciones técnicas previas a las

competiciones en circuito.

Un investigador será el encargado de realizar esta tarea con la colaboración de un

becario.

Tarea 3. Sensorización del prototipo

Se instalará y probará la unidad de seguimiento GPS junto con el inclinómetro y el

acelerómetro uniaxial.

También se instalarán y probarán unos sensores para medir la carrera de las

suspensiones.

Un becario será el encargado de realizar esta tarea con la supervisión de un profesor.

Tarea 4. Pruebas dinámicas del prototipo

Se probará el comportamiento de la moto realizando las maniobras predefinidas en

la metodología de puesta de a punto que se ha desarrollado previamente: curva de

baja velocidad, slalom, frenada,…. Para ello, se solicitará permiso para el uso de

algún aparcamiento del campus universitario de Gijón.

En esta tarea, se contará con la colaboración de un piloto profesional y de la

asistencia de Talleres RPM para la asistencia técnica.

La tarea se realizará con la supervisión de un investigador y la colaboración de un

becario.

Tarea 5. Pruebas en circuito

Se probará el comportamiento de la moto en pista para lo cual será necesario

desplazarse a un circuito. El objetivo es comprobar que el comportamiento real de la

misma antes solicitaciones límite y que no aparecen efectos no deseados a alta

velocidad.

En esta tarea, se contará con la colaboración de un piloto profesional y de la

asistencia de Talleres RPM para la asistencia técnica y la puesta a punto del motor.

La tarea se realizará con la supervisión de un investigador.


Los resultados esperables de este proyecto son de dos tipos:

1) La empresa colaboradora podrá valorar de manera experimental el comportamiento de la geometría de chasis que se ha desarrollado. Su experiencia en competición les permitirá identificar posibles defectos en el

30


comportamiento y proponer soluciones en el caso de que sean consecuencia de errores en el ajuste de la moto (transmisión, motor,…). Los defectos que se identifiquen con su origen en el chasis deberán ser subsanados con revisiones del diseño del mismo. Se espera que todo esto ayude a conseguir un chasis mejor para moto que se pondrá a la venta.

2) Los investigadores podrán validar experimentalmente la metodología propuesta de puesta a punto base de suspensiones. Se ha detectado un nicho en la línea investigadora sobre suspensiones de moto ya que es un tema sobre el que existe muy poca información publicada y puede dar lugar a una línea fuerte de publicaciones. Se espera que la creación de una línea de trabajo común que canalice todas las investigaciones dispersas que se realizan actualmente en las áreas de Ingeniería Mecánica e Ingeniería e Infraestructura de los Transportes. Esto permitiría unificar esfuerzos, compartir conocimientos y planificar investigaciones más ambiciosas.


Tarea 1. Fabricación y montaje del prototipo

Duración: Del 1 de Febrero de 2014 al 31 de Marzo de 2014

Se necesita un becario a tiempo parcial para realizar esta actividad

Tarea 2. Verificación del prototipo

Duración: Del 1 de Abril de 2014 al 30 de Abril de 2014


Tarea 3. Sensorización del prototipo

Duración: Del 1 de Junio de 2014 al 15 de Junio de 2014


Tarea 4. Pruebas dinámicas del prototipo

Duración: Del 15 de Junio de 2014 al 30 de Junio de 2014

Se necesita un becario a tiempo parcial para dar soporte a esta actividad (acotación

y vigilancia de pista, traslado de material, mediciones,…)

Tarea 5. Pruebas en circuito

Duración: Entre Julio de 2014 y Septiembre de 2014

No se necesita un becario para realizar esta actividad

A continuación, se puede ver la misma información en formato cronograma:

Tarea Descripción

1 Fabricación y montaje del prototipo

2 Verificación del prototipo

3 Sensorización del prototipo

4 Pruebas dinámicas del prototipo

5 Pruebas en circuito

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

31



En el proyecto realizado en 2013 y que puede considerarse la primera parte del

propuesto en esta solicitud, se realizaron las siguientes actividades divulgativas:

1) Charla técnica de 1 hora de duración en el Salón del Automóvil de Competición de Asturias (2 de Marzo de 2013). En dicha charla se mostró el desarrollo del proyecto Motostudent 2011-2012 y el proyecto IUTA 2012 titulado “Incorporación de aerodinámica activa en una moto”. También se mostraron los avances realizados en el proyecto IUTA 2013 titulado “Desarrollo de chasis modular y diseño de suspensión trasera de una moto de competición para copas de promoción”.

Figura 5. Ponentes en el Salón de Automóvil de Competición 2013

2) Ponencia en la Second Conference on Mechanisms, Transmissions and Applications – MeTrApp 2013 celebrada en Bilbao los días 2, 3 y 4 de Octubre de 2013. La ponencia se tituló “Kinetostatic benchmark of rear suspensión Systems for motorcycle” y ha sido publicada como capítulo de libro de la serie Mechanism and Machine Science de Springer.

32


Figura 6. Portada del libro

Actualmente se está trabajando en las siguientes publicaciones:

1) Se ha escrito un artículo sobre la metodología de modelización y síntesis de mecanismos planos titulado “Síntesis dimensional de mecanismos planos compuestos exclusivamente por pares R con condiciones de posición, velocidad y aceleración”. Actualmente, se encuentra en proceso de traducción y se espera poder enviarlo a la revista JCR “Mechanism and Machine Theory” durante el mes de Diciembre de 2013.

2) Se han enviado para aceptación dos resúmenes al XX Congreso Nacional de Ingeniería Mecánica que se celebrará en Málaga en Septiembre de 2014. Los dos resúmenes se titulan “Inclusión de un muelle-amortiguador en el principio de la potencias virtuales” y “Metodología de ajuste de suspensiones de motocicleta basada en experimentación virtual” y muestran parte de los resultados teóricos que se han obtenido en esta línea de investigación.

A medio plazo (1-2 años), se prevé, la difusión de los resultados de este proyecto

será a través de artículos en revista JCR. Con los resultados obtenidos en las tareas

4 y 5, se prevé escribir:

Un artículo sobre la aplicación de la metodología de síntesis a la suspensión trasera de motocicletas incluyendo el efecto del amortiguador. Las revistas objetivo para este artículo son Mechanism and Machine Theory y International Journal of Vehicle Design.

Un artículo sobre la validación experimental del modelo de suspensión diseñado para enviar a Vehicle System Dynamics o International Journal of Vehicle Design.

La divulgación de resultados también puede tener una vertiente comercial si la

empresa colaboradora decide llevar a la serie las conclusiones obtenidas de la

experimentación con la moto laboratorio.

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Gastos


Gastos TOTAL GASTOS

1500 € 340 € 950 € 1075 € 3.865 €

Ingresos (ayuda recibida por otras instituciones o empresas)



Gastos TOTAL

INGRESOS

950 €* 950 €

* Las piezas de inventariable que figuran en el Anexo serán cedidas para ser

montadas en las pruebas por la empresa colaboradora

4. AYUDA SOLICITADA


1500 €

5. AYUDA CONCEDIDA


1500 €

ANEXO A LA MEMORIA ECONÓMICA

Gastos

Personal

1 becario a tiempo parcial para el montaje de la tarea 1 375 euros/mes

durante 2 meses hacen un total de 750 euros

1 becario a tiempo parcial para verificación del prototipo de la tarea 2 375

euros/mes durante 1 mes hacen un total de 375 euros

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1 becario a tiempo parcial para la sensorización del prototipo de la tarea 3

375 euros/mes durante 1/2 mes hacen un total de 187,5 euros

1 becario a tiempo parcial para las pruebas dinámicas de la tarea 4 375

euros/mes durante 1/2 mes hacen un total de 187,5 euros

Total de personal: 1500 €

Fungible

Total de fungible: 340 €

Inventariable

Total de fungible: 950 €

Otros gastos

Desplazamientos y alquiler de circuito 200 euros

Inscripción al XX CNIM 375 euros

Alojamiento y viaje a XX CNIM 500 euros

Total de otros gastos: 1075 €

Nº Denominación Cantidad Precio unitario Precio total

1 Líquido de refrigeración 1 20 20

2 Neumático delantero 1 125 125

3 Neumático trasero 1 140 140

4 Aceite motor 4T 1 35 35

5 Gasolina 1 20 20

Total 340

Nº Denominación Cantidad Precio unitario Precio total

1 Silencioso 1 300 300

2 Centralita y cableado 1 250 250

3 Bujia 1 40 40

4 Pulsadores y botones 1 50 50

5 Deposito de líquido de frenos delantero 1 15 15

6 Semimanillares 1 120 120

7 Tijas 1 150 150

8 Puños 1 25 25

Total 950

35



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PROYECTO Nº 4

1. DATOS DEL PROYECTO Título: Procedimiento de calibración “in-situ” de brazos de medir por coordenadas utilizando un patrón basado en características. Realización de ensayos de campo. Investigador responsable: Braulio José Álvarez Álvarez Tfno: 98 518 2443 E-mail: [email protected] Otros miembros del equipo investigador: Eduardo Cuesta González, Daniel Álvarez Mántaras, Pablo Luque Rodríguez, Fernando Sánchez Lasheras, Daniel González Madruga (Universidad de León), Joaquín Barreiro García (Universidad de León), Susana Martínez Pellitero (Universidad de León) Empresas o instituciones colaboradoras. La presente propuesta sirve de apoyo a un proyecto de investigación de financiación pública, de carácter trianual, de la convocatoria del plan Nacional de Investigación (ref. DPI2012-36642-C02-01) concedido al mismo grupo de investigación que lo solicita, y titulado “Aseguramiento de la medición y representación del conocimiento en la medición con sistemas portátiles de medir por Coordenadas”. En relación con este proyecto se contempla una línea de investigación sobre fiabilidad con brazos portátiles de medir por coordenadas (AACMM). Proyecto que contaba con la colaboración de varias empresas interesadas de las que se suministraron cartas de apoyo y que se incluyen nuevamente en la presente solicitud. Por un lado estaba la empresa Hexagon Metrology, fabricante de los propios equipos, o la empresa General Dynamics European Land Systems (GDELS), empresa de ámbito multinacional con varias plantas en España (antigua General Dynamic Santa Bárbara Sistemas, GDSBS) ubicada por reciente reunificación en Trubia (Asturias). Para GDELS la investigación que se pretende -un conocimiento más preciso de las incertidumbres y posibilidades de medida con el brazo portátil de medir por coordenadas (en adelante AACMM o CMA)- puede suponer la capacidad de medida de montajes y estructuras soldadas tridimensionales que necesitan ser medidas in-situ y con difícil (en algunos casos imposible) acceso para las tradicionales Máquinas de Medir por Coordenadas (MMC). En el plano regional y local había cinco empresas interesadas, todas ellas en el municipio de Gijón, tres de ellas usuarias actuales de brazos de medir por coordenadas, Zitrón, Delcam y Fundación Prodintec; muy interesadas en la posibilidad de calibrar “in-situ” sus propios equipos. También hay tres empresas más, Intelmec, Noguera Maquinaria y Construcciones Mecánicas ELGO, todas ellas usuarias potenciales de estos equipos y muy interesadas en las posibilidades de la nueva investigación para la que se solicita esta ayuda. Con la utilización de este nuevo procedimiento de calibración se pretende mejorar sensiblemente la fiabilidad de las medidas de este tipo de equipos y entrenar a operarios de taller y de laboratorios de metrología en el uso de este tipo de equipos. Las pruebas finales “de campo” en estas empresas interesadas se plantean ahora de forma muy relevante en esta propuesta.

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2. MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO 2.1 Resumen ejecutivo

El objetivo del proyecto de investigación es el desarrollo de una aplicación informática destinada a la realización práctica, y de tipo “in-situ”, de un nuevo procedimiento de calibración para Brazos Articulados de Medir por Coordenadas (fig. 1, CMA o AACMM). Los Brazos articulados de medir por coordenadas son máquinas portátiles de alta difusión y con un alto recorrido de implantación en la industria metalmecánica actual. Estos equipos son en realidad máquinas de medir por coordenadas tridimensionales de tipo portátil, de estructura no cartesiana y similar a un brazo robotizado dotado de posibilidad de giros que le confieren una gran flexibilidad, accesibilidad y portabilidad. El proyecto incluye de forma muy importante la realización de “ensayos de campo” en un conjunto de empresas -de ámbito regional y local- interesadas. Empresas que ya manifestaron su interés en la investigación con cartas de apoyo a un proyecto de mayor entidad, concedido dentro del plan Nacional de investigación (ref. DPI2012-36642-C02-01), concedido al mismo grupo de investigación que lo solicita, y titulado “Aseguramiento de la medición y representación del conocimiento en la medición con sistemas portátiles de medir por Coordenadas”. El procedimiento de calibración que se ensayará ya ha sido desarrollado dentro del citado proyecto de investigación y, teniendo en cuenta el estado del arte actual puede considerarse totalmente novedoso. La novedad reside en utilizar un “patrón de características” (fig. 2 y 3) para evaluar tanto el equipo como su forma de utilización. Este patrón es un patrón tridimensional dotado de un conjunto de características geométricas de precisión, distribuidas espacialmente de forma que la medición de las mismas, con multiposición alrededor del brazo de medir, permita no sólo evaluar el propio equipo sino también al operario que lo utiliza, la fuerza que realiza, la distribución de los puntos, la estabilidad en el contacto, etc. La primera parte de estas propuesta pretende implementar una aplicación informática (fig. 4), programable por ejemplo en Excel, Matlab o similar, que permita realizar este procedimiento de calibración con el nuevo patrón de características, por parte de un operario (calibrador) que realice las mediciones.

Fig.1-. Ejemplos de aplicación de inspección con Brazos Portátiles de Medir por Coordenadas (AACMM)

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Fig. 2.- Brazo de medir por coordenadas, modelo ROMER Sigma 2048, que se utilizará para

el proyecto, a su derecha se observa el prototipo de patrón de características para evaluación de brazos de medir (rango hasta 2 m.)

Fig.3.- Prototipos de Patrón de características al que se orienta el nuevo procedimiento de calibración; arriba.- 1er prototipo de aluminio con recubrimiento de anodizado duro, abajo,

2do prototipo sin anodizar.

Hay que tener en cuenta que la inspección de características dimensionales y geométricas es una tarea que no aporta valor al producto en sí sino que lo acepta como válido o no. Sin embargo la optimización de la eficiencia de la inspección, es crucial por los recursos que se requieren una elevada inversión, mantenimiento y personal especialmente formado. El presente proyecto tiene como principal objetivo la optimización de esta tarea por medio de la potenciación de Brazos de Medir por Coordenadas que suponen una drástica reducción de la inversión, el tiempo empleado en la inspección y a su vez aumenta la flexibilidad de la empresa. Sin embargo, estos aparatos todavía carecen de la aceptación internacional de la fiabilidad de sus medidas, debido principalmente a su relativa novedad y rápido desarrollo. De hecho, los AACMM están experimentando una gran expansión en la industria debido principalmente a su gran flexibilidad, portabilidad, fácil manejo y a su

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precio reducido comparado con las Máquinas de medir por coordenadas fijas (MMC), instrumento tradicional de inspección. Además los AACMM se adecúan a piezas que no requieren una gran precisión, piezas de gran tamaño o de formas de fabricación y ensamblaje complejas. A pesar de sus ventajas son todavía escasos los estudios existentes sobre estos instrumentos metrológicos, o sobre la fiabilidad de sus mediciones y la precisión que pueden conseguir; que están claramente alejadas de las características de las MMCs, sobre todo por falta de repetibilidad. Por otra parte, las únicas normas existentes (ASME ASME B89.4.22-2004 y VDI/VDE 2617 parte 9), se enfocan únicamente a la verificación del equipo y su cometido no es mejorar la forma de utilización de los AACMM sino verificar su precisión. Estas normas no consideran la acción de la fuerza ni dan indicaciones de uso para el operario. Además, en la calibración es normal utilizar un sensor rígido de palpado (bola de acero de 15 mm de radio), muy alejado de sensores más alargados, de menor diámetro y más flexibles funcionalmente hablando. En todo caso, no existen métodos de cualificación internacionalmente admitidos (ISO), para estos aparatos por lo que cada usuario establece los límites de precisión bajo los cuales acepta su funcionamiento. En el caso de que sea precisa una corrección de los brazos, éstos se envían al fabricante en un proceso ciego para el usuario final y lejano (o al menos desconocido) de su forma de medir diaria, usándose siempre una calibración externa. 2.2 Justificación e interés Este trabajo es complementario con un Proyecto de investigación del plan nacional, recientemente concedido, y titulado: Aseguramiento de la calidad y representación del conocimiento en la medición con sistemas portátiles de medir por coordenadas (ref. DPI2012-36642-C02-01). Este proyecto fue evaluado positivamente por la ANEP, (DGICyT, Dirección General de Investigación Científica y Técnica), con una alta puntuación dentro del plan de Desarrollo y Producción Industrial; es trianual y estará activo durante los próximos dos años, cursos académicos 2013-2014 y 2014- 2015. El proyecto fue financiado con el 100% de costes de ejecución, excluyéndose totalmente el coste de personal. Es por ello que la concesión de este proyecto (beca), y en este ámbito, no solo es coherente con el proyecto de investigación sino que es totalmente viable en el tiempo establecido, y muy importante para su consecución. De hecho, el interés de esta colaboración, no es sólo por lo que supone esta herramienta para proseguir con la investigación, sino también por lo que supone de aprendizaje para el becario/a en lo que respecta a la práctica y contacto real con empresas y actividades de transferencia tecnológica. En concreto, el interés futuro del presente proyecto de investigación también tiene que ver con la consecución de una sistema de Gestión del conocimiento (sistema KBE) orientado a la medición con brazos de medir por coordenadas. Dentro del cual se define el procedimiento de calibración a implementar. Este modelo servirá de base para realizar ensayos y calibraciones “in-situ”, en casa del cliente, realizados en distintas empresas participantes en el proyecto; que ya manifestaron interés durante la realización y redacción de la memoria, como: SOGIMA, fundación Prodintec, ITMA, IZASA; Talleres ZITRON, etc. El procedimiento que se sigue en este proyecto está además íntimamente ligado a una patente solicitada por miembros del equipo investigador, de ref. P201300241, fecha 04/03/2013, y titulada “Método y patrón de características geométricas para calibración y verificación de la medición con brazos articulados de medir por coordenadas”. Obviamente la posibilidad de ejecución de ésta propuesta puede suponer un gran avance en lo que a validación de la misma supone. Por último mencionar que los test que se realicen en estas empresas, siguiendo el nuevo procedimiento y con el citado patrón de características, permitirán además comprobar tiempos y costes de inspección: minimizar falsas mediciones positivas o

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negativas, aumento de los niveles de precisión y trazabilidad de las medidas, formación en la medición con AACMM y aumento de flexibilidad en esas tareas En este punto se produce una transferencia tecnológica clara desde el knowhow del grupo de investigación hacia las empresas interesadas en el proyecto y que han manifestado su disponibilidad para los ensayos. Recursos disponibles y necesarios para el proyecto Los recursos necesarios para la realización del presente proyecto y de los que actualmente se dispone en el Área de Ingeniería de los Procesos de Fabricación son los que se exponen a continuación:

En relación con el propio proyecto, ya se dispone de diversos prototipos de patrón de características, así como de un Brazo de medir por coordenadas, modelo Romer Sigma 2018 (Hexagon Metrology), También se dispone de una máquina de medir por coordenadas, con trazabilidad ENAC, que aporta todos los valores nominales de referencia y las incertidumbres del patrón, que se utilizarán en el procedimiento.

Desde el punto de vista del hardware, se requiere un PC con conexión a internet, como no se necesitan presentaciones computacionales elevadas, puede utilizarse para el proyecto cualquiera de los últimos equipos adquiridos para practicas o para investigación disponibles en el Área.

Desde el punto de vista del software, la idea inicial es utilizar la aplicación MS Excel, de libre acceso para usuarios de la universidad y con ayuda del software PC-DMIS para control del Brazo de medir por coordenadas, integrar ambos software para realizar la toma de datos los más automatizada posible.

2.3 Objetivos

El objetivo del proyecto de investigación es el desarrollo de una aplicación informática destinada a la realización práctica, y de tipo “in-situ”, de un nuevo procedimiento de calibración para Brazos Articulados de Medir por Coordenadas (fig. 1, CMA o AACMM). Los Brazos articulados de medir por coordenadas son máquinas portátiles de alta difusión y con un alto recorrido de implantación en la industria metalmecánica actual. Estos equipos son en realidad máquinas de medir por coordenadas tridimensionales de tipo portátil, de estructura no cartesiana y similar a un brazo robotizado dotado de posibilidad de giros que le confieren una gran flexibilidad, accesibilidad y portabilidad.

2.4 Metodología

La aplicación a desarrollar debe ser en realidad “un asistente” para el operario, y como tal deberá cumplir una serie de requisitos para que sea operativa:

Completa: Debe servir de guía y contemplar todos los pasos de la calibración, preferentemente estableciendo algún tipo de orden secuencial para seguir el procedimiento.

Los valores escogidos para realizar las repeticiones podrán ser modificados por el operario

Debe ser Robusta, dando mensajes al operario del rango de valores valido, protegiendo celdas con fórmulas, dando comentarios sobre el manejo del instrumento, etc.

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Debe permitir el chequeo de los datos introducidos de forma cómoda, visualizando en tiempo real el valor de las incertidumbres parciales (contribuciones), e incluso de la incertidumbre global. Esto se puede hacer de forma gráfica preferentemente.

Debe realizar los cálculos sin posibilidad de error, habiendo sido chequeada para distintos rangos de trabajo (distintos tamaños de brazos de medir), permitiendo tomar un número variables de repeticiones.

La idea del proyecto partirá de implementar una hoja de cálculo, programada sobre Ms Excel o Matlab, que cumpla con los requisitos anteriormente mencionados. De forma que el becario del proyecto se encargara de implementar varios formularios (pestañas u hojas) destinadas a:

Toma de datos, tanto del equipo, como del patrón y del operario que realiza la calibración

Para las distintas características el patrón, la correspondiente zona de entrada de medidas nominales, repeticiones, temperaturas, coeficientes de cobertura, etc.

Zona de resultados, cálculos de contribuciones parciales de incertidumbre

Zona de resultados, cálculo de incertidumbre global con graficas relacionando característica (tolerancia) – incertidumbre

Fig. 4.- Ejemplo de hoja de cálculo como asistente a calibración (en la imagen, ejemplo para

sondas micrométricas de profundidad)

Posteriormente, y también dentro del proyecto, se contempla la realización de “ensayos de campo” con los equipos de las empresas colaboradoras citadas. Se trata de empresas con las que se contactó en convocatorias precedentes (proyecto del

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Plan Nacional) y/o en proyecto financiados por el IUTA. Los ensayos de campo implican la realización de una calibración “in-situ”, utilizando para ello el patrón de características mencionado (fig. 2 y 3). Dicho patrón ya ha sido calibrado (laboratorio ISM3D, acreditado por ENAC) y por tanto es trazable con laboratorios ENAC. El procedimiento desarrollado será seguido escrupulosamente, con las repeticiones, orientaciones y condiciones de referencia establecidas, pudiendo utilizarse sus resultados no solo para la propia verificación de los brazos de medir de las empresas, sino también para evaluación/corrección de las formulas operativas de la propia aplicación si fuese necesario.


El resultado fundamental esperado del presente proyecto es conseguir una

aplicación funcional para realizar cómodamente y con seguridad la calibración de

brazos de medir. Esta aplicación podrá llevarse en un PC portátil y ejecutarse

mientras se hacen las calibraciones “in-situ”. Los resultados de las calibraciones y

los informes obtenidos con esta hoja de cálculo serán incorporados a la

investigación en el siguiente año, para dos tareas:

1- Integrar la aplicación con el programa de control del brazo de medir, de

forma que los datos se introduzcan automáticamente en la aplicación. Esto

se programará usando VBA sobre el propio PC-DMIS. el software de control.

2- Realizar, con los datos de todas las calibraciones, los análisis estadísticos,

graficas de Repetibilidad y Reproducibilidad (R&R), etc. necesarios.

Por ello la aplicación, y por tanto el proyecto que se propone, se considera una

buena herramienta no solo como elemento formador del propio becario a nivel

individual y personal, sino que de alguna manera se complementa la formación del

mismo en el ámbito del trabajo colaborativo, pues la aplicación del becario se

integrará durante la duración de la beca e incluso de forma futura, en un grupo de

investigación más amplio, tratando temas tecnológicamente muy novedosos en el

ámbito de la metrología tridimensional.


El Becario será el encargado del desarrollo y la gestión de la aplicación para ayuda a la calibración de brazos de medir con patón de características; deberá implantar la aplicación y encargarse de realizar las pruebas de introducción de datos y da dar formato a los resultados de la calibración en la misma hoja de cálculo. Por supuesto el becario contará con la ayuda del resto del equipo investigador, que será la que realice de forma práctica la calibración en sí misma, le enseñe el procedimiento y los equipos a los que va destinado e introduzca los datos (bien reales o bien simulados, durante la programación o desarrollo de la aplicación). El proyecto se centra cronológicamente a lo largo del curso académico 2013-2014, sobre todo en lo que concierne al 2014. Dicho becario debería poseer conocimientos informáticos mínimos a nivel de usuario, trabajo con MS Office, dominio de algún software de CAD y, dada la temática del proyecto, es exigible que hubiese cursado con éxito las asignaturas relacionadas con el proyecto. (Ingeniería industrial superior con Intensificación en Ingeniería de Fabricación, Diseño Mecánico o similar; Grado en Ingeniería Mecánica o en Ingeniería en Tecnologías Industriales, etc.). El becario participaría en el proyecto durante un curso académico, unos 8 meses (contando con un retraso en procedimiento de selección y la resolución posterior del

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proyecto), en dedicación a tiempo completo. También se contempla la opción de tiempo parcial, pero entendiendo por ello no menos de unas 4-5 horas diarias, en horario flexible dentro de la franja de 09:00 a 17:00. Aunque se hará más hincapié en trabajo por objetivos que por horas, pues una parte del trabajo se puede realizar off-line, y no es necesaria su presencia física en las salas de proyectos (becarios) del departamento. Sin embargo si será imprescindible su presencia para los ensayos “in-situ” en las empresas colaboradoras. A la hora de la organización el proyecto, y de cara a estructurar su planificación, se tendrá en cuenta que la idea de proyecto pasa por utilizarlo en la investigación del citado proyecto del Plan Nacional, de forma que al final de la beca (junio-julio 2014) la aplicación quede finalizada y se tenga una versión mejorada y de aplicación práctica para el resto de la investigación. Por ello, las etapas en las que se puede planificar un proyecto como el que aquí se propone pueden ser:

Puesta en marcha del proyecto. Conocimiento de equipos

Definición de especificaciones de la aplicación. Procedimiento de calibración

Desarrollo de programación de la aplicación (MS Excel/Matlab).

Implantación y pruebas de validación de la aplicación.

Elaboración de documento final. Informe de resultados.

En la tabla siguiente se muestra una detallada descripción de las tareas y su duración aproximada.

Tareas Descripción

Duración

aproximad

a

1- Puesta en marcha del proyecto. Conocimiento de equipos y normativa

El proyecto se desarrollará a lo largo del curso académico

2013/2014, tomando como base temporal los 8 primeros

meses del 2014. Las primeras semanas del becario se

dedicarán a la adquisición y recopilación de las

especificaciones del Brazo de medir, de la normativa asociada

y del estudio del procedimiento ya desarrollado disponible

(aunque abierto opcionalmente a mejoras)

1 mes

2- Definición de especificaciones de la aplicación

Posteriormente, y en relación con lo anterior, se recopilará

información de detalle del patrón de características, y con él, del

número de características a medir, de las repeticiones

necesarias y de la contribución de incertidumbres que se tendrá

en cuenta para evaluar la incertidumbre del equipo.

1 mes

3- Desarrollo de programación de la aplicación

La siguiente tarea tiene que ver con la configuración

(programación) de la aplicación, definiendo el contenido de

cada formulario, de cada celda, de las gráficas de resultados,

etc.

3 meses

4- Implantación y pruebas de validación en empresas colaboradoras

Es una tarea que implica pruebas de funcionamiento y tareas

de mejora y mantenimiento de la aplicación tales como:

protección de celdas de datos, inserción de comentarios,

definición de rangos de valores, selección de colores de

celdas, uniformidad de textos, etc. Esta etapa puede solaparse

con el periodo anterior de desarrollo de la propia aplicación.

Dentro de esta etapa, a realizar tanto por parte del becario y

con el apoyo de todo el equipo investigador y docente, se

contempla la revisión de los formularios introducidos y de la

formulas implementadas. Revisión que incluye pruebas con

datos reales y simulados.

2 meses

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5- Elaboración de documento final. Informe de resultados

Una última y crucial tarea es la generación de un informe final

de resultados. En esta tarea se generan y añaden documentos

a la aplicación en forma de botones de ayuda. Esta

documentación le podrá servir al becario como parte inicial de

su proyecto fin de carrera además de servir como “manual del

usuario y del programador”, que servirá de respaldo para futuros

desarrollos.

1 mes

Un organigrama (Gantt) tentativo del trabajo del becario podría ser:

Tareas Ene.14 Feb.14 Mar.14 Abr.14 May.14 Jun.14 Jul.14 Sep.14

1ª

2ª

3ª

4ª

5ª


Uno de los objetivos principales de este proyecto es la divulgación del trabajo y de

los resultados en medios científicos y empresariales en los que tenga cabida la

temática del proyecto. Por ejemplo pueden resaltarse las siguientes publicaciones:

Revistas internacionales, claramente objetivo del plan de divulgación:

Measurement

Precision Engineering

International Journal of Machine Tools and Manufacturing

Journal of Materials Processing and Technology

International Journal of Advanced Manufacturing Systems

International Journal of Precision Engineering and Manufacturing.

Journal of the International Measurement Confederation

Measurement Science and Technology

Los congresos internacionales de amplia repercusión en los que se centra el presente

plan de divulgación pueden ser:

MESIC (Manufacturing Engineering Society International Conference)

MATADOR (International MATADOR Conference, University of Manchester, UK)

ASMDO (Association for simulation & multidisciplinary design optimization)

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DAAAM (Danube Adria Association for Automation & Manufacturing)

WCE (World Congress on Engineering)

A continuación se exponen aquí algunos de las publicaciones que se produjeron

dentro del proyecto de investigación del plan nacional (costes de ejecución)y que sin

duda fueron posibles también -y sobre todo-, gracias a la subvención de dos

proyectos anteriores del IUTA: SV-12-GIJON-1 y SV-13-GIJON-1.8, relacionados con

el estudio y desarrollo de modelos de optimización para la cualificación de brazos

portátiles de medir por coordenadas; y que permitieron financiar íntegramente los

coste de personal (4 meses en el 2012 y 3 meses en el 2013) de esta línea de

investigación.

Artículos indexados en revistas JCR

D. González-Madruga, E. Cuesta, J. Barreiro, A.I. Fernández-Abia. Application of a

force sensor to improve the reliability of measurement with articulated arm coordinate

measuring machines. Sensors. 13 (8), 10430-1448, 2013.

E. Cuesta, D. González-Madruga, B.J. Álvarez, J. Barreiro. A new concept of feature-

based gauge for Coordinate Measuring Arm evaluation. Measurement Science and

Technology (en revisión, enviado el 17 Octubre 2013).

D. González-Madruga, J. Barreiro, E. Cuesta, S. Martínez-Pellitero. Influence of

human factor in the AACMM performance: a new evaluation methodology.

International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. (En revisión,

enviado el 7 Octubre 2013).

Artículos indexados en ISI Wok y Congresos Internacionales

Cuesta, E. Álvarez, B.J. Sánchez-Laseras, F. Fernandez, R.I. González-Madruga, d.

Feasibility evaluation of photogrammetry versus coordinate measuring arms for the

assembly of welded Estructures. Advanced Materials Research. Vol. 498, pp.103-

108, 2012

Cuesta, E. Álvarez, B.J. Martinez, S. Barreiro, J. González-Madruga, D. Evaluation of

influence parameters on measurement reliability of Coordinated Measuring Arms, AIP

Conference Proceedings, vol. 1413, pp 217-224, 2012

F. Sanchez-Laseras, R.I. Fernández, E. Cuesta, B.J. Alvarez, S. Martínez, Study of

the technical feasibility of Photogrammetry and Coordinated Measuring Arms for the

inspection of welded structured, AIP Conference Proceedings, vol. 1413, pp. 311-

318, 2012

D. González-Madruga, E. Cuesta, J Barreiro, S. Martínez-Pellitero, B.J. Álvarez.

Real-Time contact force measurement system for Portable Coordinate Measuring

Arms. Annals of DAAAM for 2012 & Proceedings of the 23rd International DAAAM

Symposium. 23 (1), pp. 267-272, 2012.

D. González-Madruga, E. Cuesta, H. Patiño, J. Barreiro, S. Martínez-Pellitero,

Evaluation of AACMM using the virtual circles method, Procedia Engineering vol. 63,

pp. 243-251, 2013

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H. Patiño, D. González-Madruga, E. Cuesta, B. J. Álvarez, J. Barreiro. Study of Virtual

Features in the Performance of Coordinate Measuring Arms. Annals of DAAAM for

2013 & Proceedings of the 24th DAAAM International Symposium, "Intelligent

Manufacturing & Automation”, 23-26th October 2013, University of Zadar, Croatia.

D. González-Madruga, J. Barreiro, E. Cuesta, B. González, s. Martínez-Pellitero.

AACMM Performance Test: Influence of Human Factor and Geometric Features.

Annals of DAAAM for 2013 & Proceedings of the 24th DAAAM International

Symposium, "Intelligent Manufacturing & Automation”, 23-26th October 2013,

University of Zadar, Croatia.

En prácticamente todos ellos se hace referencia expresa a las ayudas concedidas por el IUTA en anteriores convocatorias de esta solicitud, en el correspondiente apartado de “Acknowledgements”·

3. MEMORIA ECONÓMICA Gastos


Gastos

TOTAL

GASTOS

Investigador/Becario

(8 meses)

6.000 €

4. AYUDA SOLICITADA


6.000 €

5. AYUDA CONCEDIDA


4.500 €

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52


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PROYECTO Nº 5


Título: Mejora de la cadena logística de los bancos de alimentos

Investigadores responsables: Jorge Coque Martínez y Pilar L. González Torre

Tfno: 98 518 2108 / 98 518 1995 E-mail: [email protected] / [email protected]

Otros investigadores: Adenso Díaz Fernández


Las entidades que se relacionan en la tabla 1 han manifestado mediante sendas

cartas su interés expreso en colaborar en el presente proyecto de investigación

aplicada.

Tabla 1: Entidades colaboradoras en la presente propuesta de proyecto de

investigación

Nombre

de la

entidad

Municipio

donde

está

ubicada

Grado

de

interés

Contenido de la

colaboración Observaciones

Banco de

Alimentos

de Asturias

(BAA)

Lugones Muy

alto

Como se indica más

abajo, el BAA ya ha

colaborado en fases

previas de este

proyecto. En la que se

propone ahora, y

entre otras acciones,

facilitará contactos

con entidades

destinatarias de

alimentos que forman

parte de su cadena

logística y colaborará

en la coordinación del

trabajo.

Aunque el BAA no

se ubica en Gijón,

gran parte de sus

actividades se

concentran en

este municipio,

donde mantiene

relación intensa

con empresas,

entidades no

lucrativas y

administraciones

públicas, entre las

que destacan la

Universidad y el

propio

Ayuntamiento.

Alimerka Lugo de

Llanera

Muy

alto

Información sobre

productos alimenticios

donados al BAA y

sobre las razones

La Fundación

Alimerka ha

colaborado

intensamente con

los bancos de

alimentos desde

mailto:[email protected]


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empresariales (RSE)

para hacerlo.

Propuesta de mejoras

en la gestión de la

cadena logística.

hace mucho

tiempo.

La empresa

Alimerka se halla

muy presente en

el municipio de

Gijón.

COGERSA Oviedo Muy

alto

Información detallada

sobre los alimentos

potencialmente

consumibles que

contiene la fracción

orgánica de los

residuos gestionados

por COGERSA.

Difusión de resultados

en los medios de

COGERSA.

Responsables de

esta entidad se

pusieron en

contacto con

nosotros para

ofrecerse a

colaborar en el

proyecto tras tener

conocimiento de

su existencia.

Asociación

Comisión

Católica

Española

de

Migración

(ACCEM)

Gijón

(Entidad

sin ánimo

de lucro

cuya sede

central

está en

Madrid

pero con

una

delegación

en Gijón.)

Alto

Entidad destinataria

de alimentos del BAA.

Se analizarán los

problemas de gestión

de la cadena logística

de la que forma parte

y se propondrán

mejoras. Como se

explica más adelante,

el proyecto ha sido

enfocado desde una

óptica de

investigación

participativa: las

entidades

investigadas son

sujetos de la

investigación.

Aunque había

manifestado

interés en

colaborar con el

proyecto hace un

año (véase carta

en ANEXO 1), no

será posible

entrevistarla en

profundidad hasta

los primeros

meses de 2014.



En el contexto actual, tanto internacional como español, llama poderosamente la

atención el contraste entre los crecientes problemas de desnutrición o de malnutrición

que genera la crisis socioeconómica y el mantenimiento del desperdicio de productos

alimenticios en condiciones de ser consumidos.

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Esta línea de trabajo, comenzada en 2012 y apoyada por una ayuda específica del

IUTA durante 2013, se centra en los bancos de alimentos, entidades sin ánimo de

lucro que tratan de solucionar una parte de tal problemática.

En fases anteriores, se ha dirigido una encuesta a la totalidad de bancos de alimentos

españoles, ha sido estudiado con mayor detalle el caso del Banco de Alimentos de

Asturias y se ha investigado en parte a las entidades beneficiarias de dicho banco.

Para 2014 se pretende finalizar ese estudio de entidades beneficiarias y pasar a

conocer en mayor profundidad, directamente, las entidades donantes de alimentos y

otras organizaciones afines. Con mayor precisión, estos son los objetivos específicos

propuestos:

1. Estudio cualitativo mediante entrevistas en profundidad de las entidades beneficiarias de reparto del Banco de Alimentos de Asturias.

2. Estudio cualitativo mediante entrevistas en profundidad y análisis documental de las entidades donantes del Banco de Alimentos de Asturias, así como de otras organizaciones que gestionan alimentos potencialmente incorporables a la cadena logística de dicho banco.

La metodología respeta el enfoque híbrido cuantitativo-cualitativo (alterno en unas

ocasiones, simultáneo en otras) aplicado hasta el presente, planteándose usar

durante 2014 herramientas esencialmente cualitativas de carácter participativo,

donde las entidades objeto de estudio serán asimismo agentes de investigación de

sí mismas y del contexto relacional (redes logísticas y de otro tipo) que les atañe.

Todo ello se concreta en la siguiente estructura de resultados esperados:

1. Resultados prácticos de carácter social: mejora de la cadena logística centrada en el Banco de Alimentos de Asturias, lo que se traducirá en la recuperación de más alimentos para más personas necesitadas, especialmente en el Ayuntamiento de Gijón.

2. Resultados académicos: difusión del trabajo en congresos y publicaciones periódicas internacionales consideradas de impacto.

3. Resultados de divulgación: aparte de lo mencionado en el punto anterior, difusión de resultados en la página web del IUTA, en la del Banco de Alimentos de Asturias y las de otros bancos de alimentos españoles, así como en el espacio RSE de las páginas web de las empresas entrevistadas. Además, la propia metodología cualitativa participativa incluye programar un seminario o jornada organizado en mayo por el IUTA al que se convocará a todos los agentes interesados (empresas donantes de alimentos o de servicios al Banco de Alimentos de Asturias, entidades sin ánimo de lucro beneficiarias del Banco de Alimentos de Asturias, empresas donantes del Banco de Alimentos de Asturias, etc.). Todo ello dará lugar a mayor visibilidad social de todos los agentes implicados y de sus acciones, así como reforzará sus relaciones mutuas.


La crisis global actual afecta directamente a los países industrializados y de forma

más indirecta y grave a los países pobres, que a sus carencias de siempre suman

ahora drásticos recortes de los fondos de cooperación para el desarrollo. “A nivel

mundial, al menos seis de cada diez personas tienen alguna privación ambiental y

cuatro de cada diez, dos o más. Estas son más graves entre los pobres

multidimensionales. Entre ellos, más de nueve de cada diez tienen al menos una:

casi 90% no usa combustibles modernos para cocinar, 80% carece de saneamiento

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adecuado y 35% no tiene agua potable”1. En España las cifras son alarmantes: el

21,8% de la población estaba en 2011 en riesgo de pobreza, con unos ingresos

anuales inferiores a 7.533 euros, lo que supone un notable aumento respecto a 2010

(20,7%; umbral de pobreza de 7.800 euros). Este incremento se ha concentrado

especialmente en los hogares con sustentadores principales jóvenes y en los

hogares con menores; por edades, la mayor tasa de riesgo de pobreza corresponde

a los menores de 16 años2. El comportamiento del mercado de trabajo en 2011 y

años anteriores se caracterizó por la prolongación de la senda de destrucción de

empleo, por lo que no resulta extraño que la pobreza en España sea una de las más

elevadas de la Unión Europea, con un promedio de 16,4% en 2010 en la UE-21 (la

tasa española solo era superada por Rumanía y Letonia -próximas al 23%-, duplicaba

las cifras de Holanda -10,3%- y superaba ampliamente a Francia o los países

nórdicos -con valores en torno al 13%)3. Recuperando la perspectiva mundial, una

de las consecuencias evidentes de este panorama es que 925 millones de personas

corren riesgo de desnutrición y que la población de 2050 (estimada en unos 9.000

millones de habitantes, desde los 7.000 actuales) requeriría un incremento del 70%

en el abastecimiento de alimentos4.

En paralelo a ese panorama de necesidades insatisfechas en España y resto del

mundo, cerca de un tercio de los alimentos que se producen cada año para el

consumo humano (unos 1.300 millones de toneladas) se pierden o desperdician. El

problema del desperdicio de alimentos se acentúa en los países industrializados,

donde, en la mayoría de los casos, es originado tanto por los minoristas como por los

consumidores, que arrojan alimentos perfectamente comestibles a la basura. A modo

de comparación, el desperdicio per cápita entre los consumidores es de 95-179

kilogramos anuales en Europa y Norteamérica, mientras que en África subsahariana,

Asia meridional y Sudeste asiático estas cifras descienden a 6-11 kilogramos. En

Europa hasta el 50% de los alimentos sanos se transformarían en residuos a lo largo

de la cadena agroalimentaria (FAO, 2011).

Los desperdicios de alimentos se componen de una gran diversidad de productos

alimenticios en todos sus estados: crudos, cocinados, precocinados, etc., incluyendo

además alimentos desperdiciados antes, durante y después de la preparación de

comidas en el hogar, así como los alimentos desechados en el proceso de

fabricación, distribución, servicios y venta al por menor.

Los bancos de alimentos son organizaciones sin ánimo de lucro basadas en el

voluntariado cuyo objetivo es recuperar excedentes alimenticios y redistribuirlos entre

las personas necesitadas5. Desarrollan sus actividades a través de distintas áreas.

Por un lado, programas dirigidos a la búsqueda y captación de alimentos procedentes

de excedentes y donaciones, para su posterior distribución entre las organizaciones

necesitadas y entidades sociales benéficas o asistenciales. Por otro lado, labores de

1 PNUD (Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo) (2011): Informe sobre Desarrollo Humano

2011. Sostenibilidad y equidad: un mejor futuro para todos. Mundi-Prensa, Madrid.

2 INE (2011): Encuesta de Condiciones de Vida. Instituto Nacional de Estadística, Madrid.

3 FOESSA y Cáritas Española (2012): Exclusión y desarrollo social. FOESSA y Cáritas Española, Madrid.

4 FAO (2011): Food Loss Reduction Strategy. Food and Agriculture Organization of the United Nations,

Roma.

5 FESBAL (2013): www.fesbal.org (última consulta: 27 de noviembre).

http://www.fesbal.org/

59


concienciación y sensibilización contra el despilfarro y las desigualdades sociales

mediante la captación de voluntariado y recogida de alimentos. Los bancos no se

encargan de la entrega directa de la comida a la población necesitada, sino de

distribuirla entre instituciones de ayuda social y caritativa, que a su vez son quienes

tienen contacto directo con los colectivos más desfavorecidos de la sociedad

(FESBAL, 2013).

La Federación Europea de Bancos de Alimentos (FEBA), con sede en París, vio la

luz en 1986. Actualmente está formada por 240 bancos repartidos en 21 países

europeos. Facilita anualmente 359.960 toneladas de alimentos, por valor de 992

millones de euros, y los distribuye a 4,9 millones personas mediante 27.660

organizaciones6. En 1996, tras haberse fundado un banco de alimentos en cada una

de las provincias españolas, todos ellos constituyeron la Federación Española de

Bancos de Alimentos (FESBAL), actualmente formada por cincuenta y dos bancos

de alimentos, que coordina sus actividades y facilita las relaciones con los

organismos de la administración pública central e internacional así como con otras

entidades no lucrativas y con empresas que proveen alimentos excedentes o que

aportan otras ayudas en su sector de competencia. Siguiendo las directrices de la

FEBA, todos los bancos de alimentos integrados en la FESBAL son organizaciones

sin ánimo de lucro con un carácter independiente y autónomo.

El evidente valor añadido que significan los bancos de alimentos fue reconocido al

serles otorgado el premio Príncipe de Asturias a la Concordia de 2012, lo que anima

a continuar una línea de trabajos de investigación académicos con fines sociales que

habíamos comenzado mucho antes de dicha concesión.

6 FEBA (2013): www.eurofuudbank.org (última consulta: 27 de noviembre).

http://www.eurofuudbank.org/

60


Figura 1: La cadena logística de los bancos de alimentos

PARTICULARESPARTICULARES

CONSUMIDORESCONSUMIDORES

OTROS BANCOS OTROS BANCOS DE ALIMENTOSDE ALIMENTOS

Ben

efic

iari

os

Ben

efic

iari

os

Do

nan

tes

Do

nan

tes

BANCO DE BANCO DE ALIMENTOSALIMENTOS

OTROS BANCOS OTROS BANCOS DE ALIMENTOSDE ALIMENTOS

INSTITUCIONES PÚBLICAS Y PRIVADAS

INSTITUCIONES PÚBLICAS Y PRIVADAS

INDUSTRIA AGROALIMENTARIA

INDUSTRIA AGROALIMENTARIA

ENTIDADES NO LUCRATICASENTIDADES NO LUCRATICAS

PUNTOS DE VENTA

PUNTOS DE VENTA

Fuente: elaboración propia

Abordando el estudio de los bancos de alimentos desde el punto de vista de la

cadena logística en la que se integran, cada banco depende de sus “proveedores”

(las empresas donantes) que condicionan qué parte de la demanda de sus “clientes”

(entidades receptoras que, a su vez, entregan los alimentos a las personas

beneficiarias) puede satisfacerse (Figura 1). Entre las empresas que colaboran con

los bancos de FESBAL se encuentran industrias productoras de alimentos,

distribuidoras, grandes superficies, mayoristas, almacenistas, comerciantes,

industrias de transporte, industrias de construcción, entidades financieras, empresas

de publicidad y de comunicación (periódicos, radio TV y medios electrónicos). A las

anteriores deben añadirse instituciones públicas y diversas organizaciones

nacionales e internacionales. Por su lado, las entidades receptoras son normalmente

ONG sin ánimo de lucro de diverso tipo que incluyen las cocinas económicas, los

albergues de personas sin techo, las casas de acogida para mujeres maltratadas, las

asociaciones de ayuda a inmigrantes y un largo etcétera. A su vez, estas entidades

61


beneficiarias pueden clasificarse en dos tipos: de consumo (cuando cocinan los

alimentos recibidos y los sirven dentro de sus instalaciones) y de reparto (las que

redistribuyen los alimentos sin procesarlos).

Como se ha indicado, esta investigación se enmarca dentro de un proyecto7 más

amplio en el cual se pretende estudiar en profundidad los distintos eslabones que

integran la cadena logística de la que forman parte los bancos de alimentos

españoles, descrita en los párrafos anteriores.

Este proyecto de más envergadura no es nuevo. El equipo de docentes-

investigadores del mismo lleva trabajando años en el campo de la gestión logística,

tanto en labores docentes como investigadoras8, y más concretamente, en el último

año se ha iniciado una línea de investigación sobre la cadena logística de los bancos

de alimentos. Asimismo, uno de los miembros del equipo cuenta con experiencia

docente y de investigación en el campo de la economía social en general y en el de

las entidades sin ánimo de lucro en particular9. De forma más general, debe

destacarse asimismo que dicho equipo pertenece a uno de los grupos de

investigación consolidados de la Universidad de Oviedo bajo la denominación

Análisis y Toma de Decisiones Empresariales, habiendo sido evaluado muy

positivamente por la ANEP en 2010 con una puntuación de 46 sobre 50.

El primer subproyecto (año 2012) que se llevó a cabo consistió en el análisis del caso

del Banco de Alimentos de Asturias. Dada la cercanía de dicho banco, esta fase de

la investigación permitió conocer de primera mano su funcionamiento, para

posteriormente diseñar la metodología de investigación cuantitativa actualmente en

marcha (dedicada a generalizar los resultados obtenidos hasta ese momento al resto

de bancos de alimentos españoles) y para organizar una segunda fase cualitativa

para la cual se solicita esta beca de colaboración. La mayor parte del trabajo en 2012

fue presentado en el VII Congreso RULESCOOP, celebrado en Valencia y Castellón

en septiembre de ese año10. Durante los últimos meses de 2012 se comenzó un

7 Dicho estudio forma parte del proyecto Nuevos retos en el diseño de redes logísticas eficientes:

entornos de riesgo y de logística inversa, financiado por el Plan Nacional de I+D+I (2009- subprograma

DPI) bajo el código DPI2010-16201.

8 Véanse, como ejemplo, las siguientes referencias:

DÍAZ FERNÁNDEZ, A.; P.L. GONZÁLEZ TORRE; B.A. GONZÁLEZ TORRE (2010): “Análisis y tendencias en

la investigación en el área de logística inversa”, Cuadernos Aragoneses de Economía, vol. 20, no.1-

2, pp.35- 60.

GONZÁLEZ-TORRE, P.; M. ALVAREZ; J. SARKIS; B. ADENSO-DÍAZ (2010): “Barriers to the

implementations of environmentally oriented reverse logistics: evidence from the automotive

industry sector”, British Journal of Management, vol. 21, no.4, pp. 889-904.

9 Véanse, a modo de ejemplo, las siguientes referencias:

ÁLVAREZ GONZÁLEZ, L.I.; J. COQUE MARTÍNEZ (2005): “¿Se gestionan profesionalmente las

organizaciones no lucrativas? Estudio de su orientación al mercado en la comarca de Avilés”,

Revista Internacional de Ciencias Sociales Y Humanidades (SOCIOTAM), XV (2), pp. 19-41.

COQUE MARTÍNEZ, J. (2005): Compartir soluciones: las cooperativas como factor de desarrollo en

zonas desfavorecidas. Comité Económico y Social (CES), Madrid.

10 COQUE MARTÍNEZ, J.; P.L. GONZÁLEZ TORRE; C. TORRES VALDAVIDA (2012): “Los bancos de

alimentos: Estudio de un caso en España”, VII Congreso RULESCOOP (Red Universitaria Euro

62


estudio, éste de carácter cuantitativo, dirigido a todos los bancos de alimentos de

España.

Un segundo subproyecto o fase de la línea de investigación (año 2013) contó con

una subvención específica del IUTA. Durante 2013 finalizó la investigación de tipo

cuantitativo de los bancos de alimentos españoles. Asimismo, se abordaron con

detalle las relaciones “aguas abajo” del Banco de Alimentos de Asturias, esto es, las

que mantiene con sus dos tipos de entidades beneficiarias, las de consumo y las de

reparto (véase parte inferior de la figura 1). Comenzando por las de consumo, se ha

realizado tanto una investigación cuantitativa (encuesta masiva) como cualitativa

(entrevistas en profundidad en una muestra reducida), con lo cual ya se tiene un

informe con su situación actual y la relación que mantienen con el BAA. Asimismo

está todo organizado para la celebración de un taller-seminario que permita validar

todos estos resultados y que se celebrará el 12 de diciembre del presente año. En

cuanto a las entidades de reparto, en la actualidad, se ha finalizado prácticamente la

parte cuantitativa de la investigación, esperando finalizar la parte cualitativa en el

primer trimestre del año 2014.

2.3 Objetivos

Como toda investigación académica con pretensión de rigor, las fases anteriores

finalizaron haciendo explícitas sus principales limitaciones y, por tanto, que

sugiriendo futuros desarrollos. Entre tales limitaciones destaca que los estudios

empíricos realizados, tanto del Banco de Alimentos de Asturias como del conjunto de

bancos de alimentos españoles, se habían centrado en los propios bancos y en sus

relaciones “aguas abajo”. Parece relevante, entonces, incorporar ahora contactos

directos con las organizaciones con las que el Banco de Alimentos de Asturias se

relaciona “aguas arriba”, lo que permitirá una visión más completa y profunda del

sistema logístico que tiene su centro en dicho banco, incluyendo opiniones de

representantes del resto de agentes involucrados. En esta línea de trabajo es en la

que se centra el proyecto de investigación que ahora se propone al IUTA, que se

dirige en particular a las entidades donantes del Banco de Alimentos de Asturias

(véase parte superior de la figura 1). Como se ha indicado más arriba, queda

asimismo por completar el análisis de las entidades beneficiarias de reparto.

Entonces, manteniendo la finalidad principal de la investigación (detectar la

problemática actual de aumento del desperdicio de alimentos masivo, así como la

pobreza cada vez más acentuada en esta época de crisis, e identificar y analizar en

detalle el papel que adquieren los bancos de alimentos como alternativa a esa doble

problemática, para finalmente plantear unas propuestas de mejora que faciliten el

aumento de los servicios proporcionados por estas entidades así como su

rendimiento), para 2014 se plantean los siguientes objetivos específicos:

1. Estudio cualitativo mediante entrevistas en profundidad de las entidades beneficiarias de reparto del Banco de Alimentos de Asturias.

2. Estudio cualitativo mediante entrevistas en profundidad y análisis documental de las entidades donantes del Banco de Alimentos de Asturias, así como de otras organizaciones que gestionan alimentos potencialmente incorporables a la cadena logística de dicho banco.

latinoamericana en Estudios Cooperativos y de Economía Social), Economía social: identidad,

desafíos y estrategias, Valencia y Castellón, 5-7 septiembre.

63


2.4 Metodología

Este trabajo ha optado por un enfoque cualitativo. Tal elección se fundamenta en que

los objetivos propuestos en esta fase no son abordables si no es con lógica inductiva,

esto es, mediante la acumulación de casos al conocimiento general. La contingente,

heterogénea y dinámica realidad de las entidades beneficiarias de los bancos de

alimentos, aguas abajo de sus cadenas logísticas, exige una visión abierta y flexible,

en la que encaja mejor esta perspectiva metodológica que un estudio transversal

cuantitativo que hubiera simplificado y ocultado una parte importante de la realidad,

dada la gran cantidad de aspectos no cuantificables y el escaso número de

participantes. No se trata en este momento de alcanzar afirmaciones de carácter

general y validez estadística (análisis extensivo) sino de profundizar en las

circunstancias y las posturas de los principales agentes involucrados (significación

estructural o análisis comprensivo). Es, además, un trabajo exploratorio acerca de un

tema sobre el que no existe mucha base teórica previa, y menos en el ámbito de la

Organización de Empresas. En suma, el método propuesto parece el más adecuado

porque las cuestiones de investigación están más relacionadas con el cómo y el

porqué de ciertos acontecimientos, y porque se intenta contribuir al conocimiento de

fenómenos individuales, organizacionales, sociales y de grupo, y de otros fenómenos

relacionados11.

La subjetividad de los datos (esencialmente, opiniones de personas entrevistadas)

será contrastada mediante varios instrumentos aplicados de forma secuencial, lo que

garantiza tanto la validez externa como la validez interna y la fiabilidad12.

La validez externa se alcanzará mediante saturación de la información al

considerarse válidas las consideraciones que se vayan acumulando en la mayoría de

las entrevistas. Se trata, en definitiva, de un estudio comparativo de casos13.

La validez interna se asegurará a través de dos contrastes secuenciales. En el

primero, cada miembro del equipo de investigadores universitarios elaborará un

mapa de categorías por separado con base en las transcripciones de las entrevistas,

todas las cuales serán grabadas, mapa que posteriormente se discutirá con relación

a los de sus compañeros hasta alcanzar visiones consensuadas que irán siendo

incorporadas al borrador de informe; los mapas de categorías responderán a estudios

de los datos desde el enfoque del análisis de contenidos14. El segundo contraste

consistirá en una segunda jornada-taller, donde se convocará a las personas

entrevistadas, lo que permitirá revisar a fondo un primer borrador de informe,

modificar algunas de sus consideraciones y validar el resto; esta fase incide en el

hecho de que el enfoque cualitativo será aplicado con una lógica de investigación-

acción participativa, esto es, construyendo la verdad conjuntamente con los

protagonistas de los procesos concretos y evitando la tradicional distancia entre

modelo teórico y realidad de beneficiarios pasivos, entre investigadores e

11 YIN, R.K. (2009): Case study research: design and methods, SAGE Publications, California.

12 GIBBERT, M., RUIGROK, W. y WICKI, B. (2008): “What passes as a rigorous case study?” Strategic

Management Journal, nº 29, pp. 1465-1474.

13 GUPTA, A.; GUILLÉN, M.F. (2008): Developing, Testing, and Validating Theory with Comparative Case

Studies. The Wharton School, mimeo.

14 RUBIO, M.J.; VARAS, J. (2004): El análisis de la realidad en la intervención social. Métodos y técnicas

de investigación. Madrid: CCS.

64


investigados15; el objetivo es tanto comprender mejor a estas organizaciones

instituciones como suscitar el análisis en ellas y plantear con las mismas cómo aplicar

en cada una las propuestas de mejora de gestión que suscite el proyecto.

Finalmente, el trabajo poseerá también fiabilidad gracias a la construcción previa de

un marco teórico tentativo, que aportará los contenidos concretos y la estructura al

guión de las entrevistas, a la grabación y transcripción de dichas entrevistas y, en

general, a la sistematización de toda la información que se recoja y al seguimiento

de un protocolo riguroso durante la totalidad del proceso16.

Para más detalle, véase un poco más adelante el desglose por tareas y fases

estructuradas mediante un cronograma.


1. Resultados prácticos de carácter social: mejora de la cadena logística centrada en el Banco de Alimentos de Asturias, lo que se traducirá en la recuperación de más alimentos para más personas necesitadas, especialmente en el Ayuntamiento de Gijón.

2. Resultados académicos: difusión de resultados del trabajo en congresos y publicaciones periódicas internacionales consideradas de impacto.

3. Resultados de divulgación: aparte de lo mencionado en el punto anterior, véase más adelante epígrafe Plan de divulgación de los resultados. Todo ello dará lugar a mayor visibilidad social de todos los agentes implicados y de sus acciones, así como reforzará sus relaciones mutuas.


Para cumplir los objetivos formulados más arriba se plantea la estrategia de trabajo

(estructurada por fases e indicando aquéllas donde el/la becario/a colaborará más

directamente):

1ª FASE: revisión bibliográfica.

2ª FASE: entrevistas en profundidad a una muestra de entidades de reparto beneficiarias del Banco de Alimentos de Asturias. [COLABORACIÓN DE BECARIO/A]

3ª FASE: entrevistas en profundidad a una muestra de entidades donantes del Banco de Alimentos de Asturias, y otras organizaciones afines. [COLABORACIÓN DE BECARIO/A]

4ª FASE: elaboración de informe. [COLABORACIÓN DE BECARIO/A]

5ª FASE: una o más jornadas finales de trabajo con varias de las entidades entrevistadas para compartir con ellas las conclusiones preliminares de la investigación, validarlas o, en su caso, modificarlas, a la vez que discute cómo

15 FALS BORDA, O. (1993): “La investigación participativa y la intervención social” Documentación

Social. 92, pp. 9-21.

16 Pueden encontrarse múltiples referencias orientativas sobre cómo organizar este tipo de

protocolos. Véase, por ejemplo, el siguiente estudio múltiple de casos de ciber empresarios en

Cataluña:

SERAROLS-TARRÉS. C. (2006): “Hacia un modelo de creación de empresas en la economía del

conocimiento”. Boletín ICE Económico. 2895, p. 33-52.

65


aplicar en las mismas las conclusiones prescriptivas del proyecto. [COLABORACIÓN DE BECARIO/A]

6ª FASE: divulgación de resultados tanto en el ámbito académico (contribuciones en congresos y artículos; página web del IUTA) como en el sector de entidades colaboradoras entrevistadas (página web del Banco de Alimentos de Asturias y otros bancos de alimentos españoles; espacio RSE de las páginas web de las empresas entrevistadas).

Tabla 2: Cronograma de la presente propuesta de proyecto de investigación

Duración total del proyecto: 10 meses

DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL SEP OCT

1ª FASE

2ª FASE

3ª FASE

4ª FASE

5ª

FAS

E

6ª FASE

Tiempo de beca subvencionada por el Ayuntamiento de

Gijón (6 meses)

OBSERVACIÓN: en este cronograma se ha excluido agosto, mes de vacaciones

tanto para la universidad como para muchas de las organizaciones colaboradoras del

proyecto.


Véanse más arriba FASES 5ª y 6ª. En concreto, la 5ª incluirá al menos un seminario

o jornada organizado en mayo por el IUTA al que se convocará a todos los agentes

interesados (empresas donantes de alimentos o de servicios al Banco de Alimentos

de Asturias, entidades sin ánimo de lucro beneficiarias del Banco de Alimentos de

Asturias, empresas donantes del Banco de Alimentos de Asturias, etc.).

En ese sentido, puede destacarse la experiencia de los investigadores responsables

de la presente propuesta en la organización con el IUTA de varios eventos con

características similares:

Jornada EMPRENDER DESDE LA UNIVERSIDAD: LAS SPIN-OFF ACADÉMICAS (noviembre de 2008).

Jornada RECUPERACIÓN DE EMPRESAS EN CRISIS (noviembre de 2009).

Café de Trabajo CENTRO PARA EL FOMENTO DEL EMPRENDIMIENTO EN EL CAMPUS DE GIJÓN (abril de 2010).

Café coloquio para revisión de los resultados de la fase previa de este proyecto (12 de diciembre de 2013).

66



Como puede verse en los cuadros siguientes, el equipo de investigación contaría con

financiación para material de oficina, divulgación de resultados y otros gastos gracias

a partidas específicas del Departamento de Administración de Empresas de la

Universidad de Oviedo y de un proyecto del Plan Nacional de I+D+i cuya solicitud ha

sido cumplimentada recientemente. Sin embargo, los presupuestos de dicho

departamento, tanto en general como su partida de ayuda a la investigación, han

sufrido un serio recorte y la posibilidad de obtener la subvención del MEC no es más

que una entelequia. En todo caso, ninguna de ambas fuentes contempla la

financiación de personal asistente para esta investigación, concepto en el que se

materializa la presente petición de ayuda al IUTA.

Gastos:

Personal Fungible Inventariable Otros Gastos TOTAL

GASTOS

Un/a

becario/a a

jornada

completa

durante 6

meses:

750x6 =

4500 euros

Material de

oficina

diverso:

200 euros

Amortización

de equipos

informáticos:

300 euros

Viajes, inscripción

en congresos y

traducción de

artículos para

difusión académica

de resultados: 2.000

euros

7.000 €

Ingresos (ayuda recibida por otras instituciones u empresas):


Personal Fungible Inventariable Otros Gastos

TOTAL INGRESOS

Dpto. de Admón. de Empresas de la Universidad de Oviedo

200 euros 300 euros 500 euros

2.500 € Proyecto MEC (pendiente de resolución)

1.500 euros

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4. AYUDA SOLICITADA


4.500 €

5. AYUDA CONCEDIDA


4.500 €

68



69


70


71


72


73



PROYECTO Nº 6


Título: Análisis de la calidad del aire interior en viviendas de consumo casi nulo

Investigador responsable: Alfonso Lozano Martínez - Luengas


Otros investigadores: Juan José del Coz Díaz


1) Entreencinas promociones inmobiliarias, S.L. Esta firma, cuyas oficinas están

ubicadas en la calle Compositor Facundo de la Viña, 11 – 2º D de Gijón, está

especializada en la gestión y desarrollo de proyectos y asesoría de construcciones

bioclimáticas y ecológicas.

En definitiva, la empresa trata de fomentar el desarrollo de la arquitectura sostenible,

de forma que se tenga en cuenta el entorno y el clima correspondiente al lugar donde

se ubica el inmueble a ejecutar, considerando los datos climáticos de la zona.

Asimismo, está especializada en el estudio, empleo y desarrollo de sistemas

constructivos sostenibles con el Medio Ambiente, incluyendo el análisis de eficiencia

energética de nueva construcción y rehabilitación.

Esta empresa ha promovido la edificación pasiva donde se llevarán a cabo los

trabajos de campo, y posibilitará el acceso a la misma para llevar a cabo los mismos.

2) Intelet Integraciones S.L. Empresa instaladora autorizada inscrita en el Registro

de Empresas Instaladoras y Mantenedoras de Instalaciones Térmicas en los

edificios (RITE). Al igual que la anterior, se localiza en Gijón, y más concretamente

en la Avenida del Llano nº 1 - 1º derecha.

Con muchas instalaciones realizadas en todo tipo de edificios tales como hospitales,

hoteles, clínicos, polideportivos, viviendas etc., su experiencia y asesoramiento

resultarán imprescindibles a la hora de analizar el comportamiento del intercambiador

de calor, así como la medición de los contaminantes y la posible ionización del aire

interior de la vivienda.

3) Instrumentos Testo, S.A. La delegación asturiana de esta multinacional, situada

en el Polígono Industrial de Roces, es líder en el desarrollo de equipos y sistemas de

medición, como por ejemplo en instalaciones de aire acondicionado y ventilación,

alimentación, tecnología de la construcción y control de emisiones. Aportará los

equipos necesarios para realizar los ensayos de campo.


74


2. MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO 2.1 Resumen ejecutivo, justificación e interés, objetivos, metodología y

resultados esperables

Los efectos perturbadores sobre la salud física o psíquica derivados de una

concentración anormalmente alta de dióxido de carbono (C02), y sobre todo de iones

positivos en el aire, son bien conocidos desde hace mucho tiempo.

Efectivamente, aunque los problemas asociados a altas concentraciones de C02

sobre los seres humanos son ampliamente conocidos (y por ello su control va a ser

incorporado a las normativas europeas en los próximos reglamentos de obligado

cumplimiento), se ha demostrado que el desequilibrio entre iones cationes y aniones,

provocado en la mayor parte de las ocasiones de forma artificial (deficiente

ventilación, funcionamiento de sistemas de calefacción y aire acondicionado, humos

y contaminación ambiental, transformadores y líneas de alta tensión, materiales

sintéticos, fricción del aire a determinada velocidad, etc.), genera en las personas

diversos procesos patológicos. Entre los más frecuentes se encuentran la elevación

de la tensión arterial, irritabilidad, ansiedad, problemas respiratorios y migrañas. Por

el contrario, la ionización negativa favorece la limpieza del aire, lo que conlleva un

buen número de aspectos beneficiosos para el ser humano.

En relación con este particular, existen serias dudas sobre si los intercambiadores de

calor, los conductos de distribución de aire, o instalaciones similares, habitualmente

empleadas en el interior en las viviendas de consumo casi nulo (y en muchas de las

viviendas actuales en general), serían susceptibles de provocar un aumento en la

concentración de iones positivos al forzar el paso del aire exterior a través de estos

equipos, lo que incidiría directamente en la salud de los propietarios. Este tipo de

dispositivos funcionan todos de forma similar, y sólo se diferencian en su rendimiento.

Por ello, los resultados obtenidos serán independientes de la marca del equipo

utilizado.

El problema planteado adquiere sin duda una importante relevancia en el ámbito de

la Construcción, debido a las especificaciones incorporadas desde hace varios años

en las normativas europeas relativas a la calidad del aire interior (y en España en

particular), y sobre todo a las dudas que plantea la Bioconstrucción sobre este tipo

de instalaciones.

Continuando con la descripción del proyecto, debe mencionarse que por fortuna, Asturias cuenta con una de las mejores viviendas donde puede estudiarse este tipo de control ambiental del aire interior en viviendas de muy alta eficiencia energética, ya que el año pasado se certificó el primer inmueble Passivhaus, ubicado en Villanueva de Pría (Llanes). Efectivamente, dentro del conjunto de iniciativas que a nivel mundial promulgan soluciones arquitectónicas adaptadas a este nuevo concepto de Edificios de Consumo de Energía Casi Nulo, el estándar Passivhaus es uno de los más extendidos; y sin duda el más estricto. Este tipo de viviendas utiliza intercambiadores de calor como sistema de calefacción, por lo que se adapta perfectamente a las exigencias del proyecto. Además, el inmueble en cuestión ha sido ejecutado bajo criterios de Bioconstrucción.

Por tanto, aquí puede llevarse a cabo un ensayo de campo completamente real,

analizando la calidad del aire interior (concentración de C02 e ionización) en una

75


edificación donde la contaminación ambiental es en teoría muy baja. De esta manera

se abordarían los dos problemas al mismo tiempo; es decir, el análisis de la calidad

del aire en viviendas dotadas de instalaciones de calefacción de alta eficiencia

energética, y también la posibilidad de integrar la Bioconstrucción y las Viviendas

Pasivas.

En resumen, se considera que la investigación, el análisis y la evaluación de la

posible variación en la concentración de C02 sobre todo en el equilibrio de iones

positivos y negativos en el aire interior de las viviendas actuales construidas bajo

elevados estándares de ahorro energético, adquiere una gran importancia para todos

los usuarios en general.

En definitiva, el objetivo del proyecto es analizar la variación de la concentración

habitual de C02 y en el balance de iones positivos y negativos en el aire ambiente

interior de una vivienda, que puede producirse en el caso de instalaciones que de

calefacción / refrigeración basadas en la circulación de aire a través de conductos.

Pero además serviría para mejorar el diseño, el cálculo y la fabricación tanto de los

equipos y sistemas empleados en este tipo de instalaciones; y por supuesto, de la

instrumentación destinada a medir estos parámetros.

El procedimiento de ensayo contempla la medición de la concentración máxima de

iones positivos en las salidas de la instalación de calefacción de una vivienda pasiva,

en cada una de las tres velocidades de funcionamiento con que cuentan este tipo de

intercambiadores, a lo largo de doce meses, de manera que se consideren los

cambios de temperatura y humedad relativa ambientales en este periodo de tiempo.

Los ensayos comenzarían a principios del año 2014, aprovechando que las bajas

temperaturas obligarán a utilizar el sistema de calefacción en todo el rango de trabajo,

y se prolongarían hasta finales del mismo año. De esta manera podría compararse

la calidad del aire interior, tanto en los meses donde el empleo del sistema de

calefacción resulta obligado, como en otros donde no será tan necesario.

Durante este tiempo se controlarán tanto las temperaturas interiores y exteriores, así

como el comportamiento térmico de la edificación, con el fin de validar los registros

obtenidos por los equipos de medición, en relación con el funcionamiento del

intercambiador.

Se hace constar que el equipo solicitante tiene una amplia experiencia en trabajos

relacionados con la construcción sostenible, la Bioconstrucción y las instalaciones, y

desde hace más de cinco años asesora, desarrolla y ejecuta proyectos relacionados

con este tipo de edificaciones y sus instalaciones.


La duración del proyecto será de un año, y las labores a llevar cabo por el becario se

describen a continuación:

1. Estudio del proyecto y la ejecución de la vivienda pasiva en donde se llevarán a

cabo los ensayos, elección de los dispositivos de control, instalación de los mismos

y puesta en marcha. En este apartado el becario deberá, en primer lugar, conocer la

tipología constructiva del inmueble donde se llevarán a cabo las pruebas, sus

76


materiales constituyentes y sus instalaciones asociadas. Y después colaborará en la

elección, instalación y puesta en marcha de los sistemas de medición necesarios

para registrar los parámetros objeto de estudio; es decir, la concentración de C02 y

la ionización del aire. Además se definirá la programación del régimen de

inspecciones. Duración: un mes.

2. Realización de los ensayos de medición. Aprovechando las diferentes estaciones

con sus consiguientes cambios térmicos, en los meses posteriores y con el

intercambiador de calor funcionando en todo su rango de trabajo, será posible

analizar perfectamente la posible variación en la calidad del aire interior. Para ello el

becario deberá realizar inspecciones periódicas a la vivienda, con el fin de recoger

los datos registrados por los equipos instalados, y efectuar las pruebas

complementarias necesarias definidas en el alcance. Duración diez meses.

3. Redacción del informe final y sus conclusiones. Duración: un mes.


El plan de divulgación de resultados comprende:

- Publicación en revistas internacionales indexadas.

- Asistencia a congresos y jornadas.

- Publicación y divulgación en la página web del grupo de trabajo, así como en cada

una de las páginas de las empresas participantes en el proyecto.

La investigación es completamente novedosa, hasta el punto de que en nuestro país

no se han efectuado pruebas similares en ninguna edificación de este tipo. De ahí

que tampoco hayan podido desarrollarse actividades divulgativas asociadas a este

proyecto.

Sin embargo, sí se han expuesto trabajos relacionados con los ensayos previstos en

varios congresos internacionales. El último de ellos ha sido el recientemente

celebrado en Madrid, en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja

(“II Jornadas Internacionales de Investigación en Construcción”).

También se han impartido cursos y jornadas sobre temáticas relacionadas con el

proyecto en diferentes colegios profesionales, organismos públicos y diversas

entidades.

Igualmente se ha participado activamente en actividades de divulgación patrocinadas

desde el IUTA, tales como, desayunos tecnológicos y la sostenibilidad en la

construcción.

Por consiguiente, consideramos que la labor divulgativa del grupo ha sido intensa y

fructífera durante estos años de colaboración con el Instituto Universitario de

Tecnología Industrial de Asturias, lo que unido al interés de las empresas

patrocinadoras (Entreencinas promociones inmobiliarias, Intelet Integraciones S.L. e

Instrumentos Testo, S.A.), todas ellas ubicadas en el concejo de Gijón, hacen que los

beneficios inmediatos generados para el municipio sean altos, con un alto contenido

práctico y emprendedor, siendo además un trabajo pionero y completamente

novedoso, y teniendo en cuenta los cambios habidos en la normativa europea en

particular, y española en particular, de absoluta actualidad.

77



Gastos


Gastos

TOTAL

GASTOS

9.000 € 9.000 €

4. AYUDA SOLICITADA


9.000 €

5. AYUDA CONCEDIDA

Personal: 1 BECA DE 5 MESES

3.750 €

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81



PROYECTO Nº 7

1. DATOS DEL PROYECTO Título: Inteligencia Artificial Distribuida para la Gestión de la Demanda de Agua en

el Municipio de Gijón

Investigador responsable: David de la Fuente García


Otros investigadores: Raúl Pino Díez, Borja Ponte Blanco


Empresa Municipal de Aguas de Gijón.

Se trata de sociedad anónima de propiedad municipal, que se encarga de la gestión

directa de los servicios relativos a la Gestión de la Demanda de Agua (captación,

potabilización y abastecimiento), en el municipio de Gijón. Desde los primeros

contactos, la empresa mostró un gran interés en el proyecto de investigación, y su

compromiso a facilitar los datos disponibles sobre el Sistema de Abastecimiento de

Aguas de Gijón que permitan el cumplimiento de los objetivos propuestos.



Las presiones ejercidas por la escasez de recursos y el respeto al medio ambiente,

entre otras razones, han supuesto una gran amenaza tanto para la calidad como para

la disponibilidad del agua en las grandes ciudades, provocado una evolución desde

unas políticas hídricas clásicas basadas en el aumento de la de la oferta hacia unas

políticas hídricas orientadas a gestionar la demanda. En este contexto, potenciado

por las circunstancias actuales que rodean la economía española, se resalta la

importancia de la Gestión de la Demanda de Agua –el nuevo concepto que se ha

introducido-, dada su trascendencia en la gestión municipal, al tratarse del recurso

natural más importante. Se trata de llevar el agua a los puntos en los que se necesita,

en la cantidad adecuada, con la presión requerida y en el momento preciso, utilizando

para ello la menor cantidad de recursos. Una variable fundamental en este proceso,

es incuestionablemente, la previsión de la demanda de agua. Sin embargo, ya no

basta con previsiones medio o largoplacistas, ni incluso cortoplacistas. La gestión

eficiente de este recurso exige la disponibilidad continua de previsiones inmediatas,

con carácter horario, fiable.

Este proyecto propone la aplicación de modernas técnicas de Inteligencia Artificial

para la Gestión de la Demanda de Agua en el Municipio de Gijón, con el objetivo de

desarrollar una herramienta que permita optimizar la gestión municipal. Éste es el

objetivo principal del proyecto. Más en concreto, se utilizará la Inteligencia Artificial

Distribuida para crear una herramienta software que facilite la toma de decisiones en

la gestión. Esta herramienta replicará el Sistema de Abastecimiento de Aguas del

municipio de Gijón, formado por cuatro fuentes de suministro naturales (Acuífero

Somió – Deva – Cabueñes, Manantial de Llantones, Manantial de Arrudos y

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Perancho, y Agua de CADASA) y cinco depósitos próximos al cliente (La Perdiz,

Roces, Cerillero, Castiello y La Olla), además de la Estación de Tratamiento de Aguas

Potables de La Perdiz, unidos todos ellos por una red de distribución que en total

alcanza los 1 000 kilómetros de longitud. Además, contendrá modernas tecnologías

de previsión, como Redes Neuronales Artificiales y Máquinas de Soporte Vectorial,

para estimar la demanda de agua con periodicidad horaria en base de los datos

pasados y los factores climáticos principales. A partir de información continua sobre

el nivel de las distintas fuentes de suministro y depósitos, el sistema determinará el

ajuste de los sistemas de bombeo en cada uno de ellos, de forma que se optimice

una determinada función objetivo, garantizando la eficiencia del sistema.

La duración total del proyecto será de un año y el plan de trabajo se divide en seis

tareas. Tras una primera fase de estudios preliminares sobre la materia, se llevará a

cabo un detallado estudio para determinar la función a optimizar en el sistema. A

partir de ahí, se comenzará en el diseño, desarrollo e implementación del Sistema

Multiagente que, replicando el Sistema de Abastecimiento de Aguas de Gijón,

disponga de capacidad para evaluar alternativas y decidir la óptima. Sobre el sistema

base, se incorporarán, en primer lugar, las herramientas de previsión y, en segundo,

el algoritmo genético que resuelva el problema de transporte que surge ante la

necesidad de transportar agua desde varias fuentes de suministro hasta el

consumidor final, a través de varios depósitos intermedios. El plan de divulgación

incluye un informe final detallado sobre el proyecto, la difusión en canales locales,

ponencias en congresos internacionales y la publicación de un artículo en una revista

de alto impacto. El proyecto será llevado a cabo por miembros del Grupo de

Ingeniería de Organización de la Universidad de Oviedo (http://gio.uniovi.es/). Los

investigadores tienen acreditada experiencia en la aplicación de herramientas de

Inteligencia Artificial a la Gestión de la Cadena de Suministro. El reto que implica el

proyecto es adaptar las metodologías conocidas a una cadena de suministro con

unas características muy peculiares, como la de la Gestión de la Demanda de Agua.


El agua es considerada como el recurso natural más importante del planeta. Es un

recurso básico, esencial para toda clase de actividades sociales y económicas, y para

la vida y la salud del hombre. Es sencillo justificar desde este punto de vista la enorme

trascendencia de la gestión del agua en la eficiencia de la gestión municipal. Este

hecho se ha acentuado en los últimos años, especialmente desde la Cumbre de la

Tierra celebrada en Río de Janeiro en 1992, debido a las presiones derivadas del

crecimiento de la población, la urbanización y la industrialización. Es decir, la escasez

de recursos y el respeto al medio ambiente han dibujado un nuevo contexto que

amenaza tanto la calidad como la disponibilidad de este recurso. Por este motivo, las

políticas respecto al agua han experimentado grandes cambios en estas últimas dos

décadas. Se ha evolucionado desde una política hídrica basada en el aumento de la

oferta a otra fundamentada en la gestión de la demanda. De esta forma, se ha

introducido el concepto de Gestión de la Demanda de Agua (Mohamed y Savenije,

2000), que contempla la planificación municipal para satisfacer la demanda de agua

utilizando una menor cantidad de recursos.

De esta forma, la eficacia de un Programa de Gestión de la Demanda de Agua exige

coordinar la captación, transporte y suministro de agua de una forma óptima. En todo

este proceso hay una variable clave: la previsión de la demanda de agua. No se trata

exclusivamente de minimizar el agua utilizada en satisfacer la demanda, sino que

una buena previsión lleva asociadas otras ventajas, como la disminución del

http://gio.uniovi.es/

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consumo energético en las labores de captación, potabilización, distribución y

depuración del agua. El aumento de la complejidad y el dinamismo del contexto con

el paso del tiempo, ha desembocado en la necesidad de unas previsiones con una

periodicidad cada vez más pequeña. Por lo tanto, la previsión de la demanda de agua

conlleva simultáneamente cuatro tipos de previsiones:

- Previsión a largo plazo (periodicidad anual): Condiciona de forma crucial la

elaboración de planes para la gestión de la demanda de agua (entre otros,

Willsie y Pratt, 1974).

- Previsión a medio plazo (periodicidad mensual): Permite ajustar la

planificación anterior, a través de la comparación entre los datos reales y

los datos previstos (entre otros, Maidmen y Parzen, 1984).

- Previsión a corto plazo (periodicidad diaria): Condiciona la puesta en

marcha de los planes en depósitos lejanos al consumidor (entre otros,

Billings y Agthe, 1998).

- Previsión inmediata (periodicidad horaria): Se traduce en el bombeo del

agua desde los depósitos, para acercarlo a los puntos en los que se

necesita, en la cantidad adecuada, con la presión requerida y en el

momento preciso (entre otros, Gato et al., 2007).

Desde esta perspectiva, este proyecto propone la aplicación de modernas técnicas

de Inteligencia Artificial a la problemática relacionada con la Gestión de la Demanda

de Agua en el Municipio de Gijón. Más en concreto, se utilizará la metodología

multiagente para desarrollar una aplicación software que, sobre una réplica del

Sistema de Abastecimiento de Aguas del municipio de Gijón, facilite la toma de

decisiones de la Empresa Municipal de Aguas de Gijón, buscando la optimización en

la Gestión de la Demanda de Agua. El mencionado Sistema de Abastecimiento, cuyo

mapa se adjunta en la Figura 1, está basado en cuatro fuentes de suministro

(Acuífero Somió – Deva – Cabueñes, Manantial de Llantones, Manantial de Arrudos

y Perancho, y Agua de CADASA) y cinco depósitos próximos al cliente (La Perdiz,

Roces, Cerillero, Castiello y La Olla), además de la Estación de Tratamiento de Aguas

Potables de La Perdiz, unidos todos ellos por una red de distribución que en total

alcanza los 1 000 kilómetros de longitud.

84


Figura 1: Sistema de Abastecimiento de Aguas de Gijón sobre un mapa del municipio.

(Fuente: Empresa Municipal de Aguas de Gijón)

El Grupo de Ingeniería de Organización de la Universidad de Oviedo

(http://gio.uniovi.es/), liderado por el investigador principal de este proyecto, David de

la Fuente, tiene múltiple experiencia en el uso de herramientas de Inteligencia

Artificial aplicadas a la Gestión de la Cadena de Suministro. Este hecho se acredita

a través de numerosas publicaciones en revistas de alto impacto y de presentaciones

en congresos internacionales. Ello supone un aval de cara a garantizar la

consecución de los objetivos planteados. El reto que surge con este proyecto es

adaptar las técnicas conocidas a una cadena de suministro con unas características

muy particulares, como la de la Gestión de la Demanda de Agua. Una primera

aproximación del grupo a la materia sobre una cadena de suministro genérica será

presentada en el congreso “SmartMILE 2013. International Conference on New

Concepts en Smart Cities”, en diciembre de 2013.

2.3 Objetivos

El objetivo general del proyecto es la construcción de un Sistema Inteligente de ayuda

en la toma de decisiones respecto a la Gestión de la Demanda de Agua en el

Municipio de Gijón, que optimice la gestión, cumpliendo con un nivel de servicio

determinado y minimizando los costes. Es decir, se trata de desarrollar una

herramienta informática que tomando como referencia el Sistema de Abastecimiento

de Aguas de la ciudad de Gijón, y asumiendo como datos de entrada información

continua sobre el nivel de los distintos depósitos, datos meteorológicos y datos sobre

las demandas en los últimos periodos, determine el ajuste óptimo de los sistemas de

bombeo en cada momento, para que el agua llegue a los puntos en los que es

requerida, con la presión adecuada y en el momento oportuno. De este objetivo

general, surgen tres objetivos específicos:


85


1. La utilización de avanzadas herramientas de previsión, como Redes

Neuronales Artificiales y Máquinas de Soporte Vectorial, para la elaboración de

previsiones horarias de la demanda con un mínimo error, en función de los

datos pasados y de los datos meteorológicos.

2. La investigación en torno a la bibliografía existente sobre Gestión de la

Demanda de Agua contrastada con la información proporcionada por la

Empresa Municipal de Aguas de Gijón, para determinar un índice, en forma de

función matemática (función de fitness P), significativo de la gestión, que se

buscará optimizar.

3. El uso de modernas herramientas de optimización, como Algoritmos

Genéticos, para resolver el problema de transporte generado ante la necesidad

de desplazar grandes cantidades de agua desde las fuentes de suministro

hasta los depósitos y desde éstos hasta los puntos de consumo, determinando

la cantidad óptima a bombear por cada uno que optimiza una nueva función de

fitness relacionada con el transporte (función de fitness T).

2.4 Metodología

El ya citado Sistema de Abastecimiento de aguas de la ciudad de Gijón, que coordina

la Empresa Municipal de Aguas de Gijón, se esquematiza en la figura 2 con las

características principales (capacidad y cota) de los distintos depósitos que lo forman,

así como la relación entre ellos y las fuentes de suministro.

Figura 2: Esquema del Sistema de Abastecimiento de Aguas de Gijón con las

características de los distintos depósitos.

(Fuente: Empresa Municipal de Aguas de Gijón)

86


La estructura del Sistema de Abastecimiento se replicará sobre un Sistema

Multiagente. Éstos son sistemas compuestos por diferentes agentes que interactúan

entre sí, entendiendo cada uno de ellos como un sistema de cómputo capaz de

realizar acciones autónomas que afectan a su ambiente de acuerdo a ciertos

objetivos de diseño. La figura 3 recoge de forma esquemática el Sistema Multiagente

a implementar, con los distintos agentes que lo forman y las distintas relaciones entre

ellos y con el exterior. Es posible identificar agentes distintos, cuya funcionalidad se

explica brevemente a continuación.

Figura 3: Modelo del Sistema Multiagente a utilizar.

(Elaboración Propia)

Agente de Comunicación: es el que lleva a cabo las interacciones del Sistema

Multiagente con el exterior, es decir, con los Sistemas de Información Meteorológica,

con los Sistemas de Medición de la Demanda de Agua, y con las Estaciones de

Bombeo de los Depósitos, además de con los usuarios de la aplicación.

Agente de Información: gestiona la base datos del sistema, actuando como

intermediario entre ésta y el resto de agentes, respondiendo a sus necesidades de

información. Almacenará datos sobre demandas de agua pasadas, parámetros

meteorológicos, nivel de los depósitos, previsiones de la demanda y cantidad de

agua a bombear en los distintos depósitos y fuentes de suministro.

Agente de Previsión: incorpora distintos métodos de previsión (técnicas estadísticas

simples como Medias Móviles y Alisados Exponenciales, modelos estadísticos

avanzados como los ARIMA y herramientas de Inteligencia Artificial como Redes

Neuronales y Máquinas de Soporte Vectorial) que serán ajustadas en torno a unos

datos de entrenamiento y evaluados respecto a unos datos de prueba, que

determinarán cuáles son las mejores previsiones.

Agente de Planificación del Bombeo: para cada una de las mejores previsiones

87


seleccionadas por el Agente de Previsión plantea un escenario diferente,

seleccionando la cantidad de agua a bombear en cada depósito y en cada fuente de

suministro, de acuerdo a una función T a optimizar, a través de un Algoritmo Genético

implementado,

Agente de Evaluación: evalúa los distintos escenarios planteados por el Algoritmo

de Planificación del Bombeo, en torno a una función P que representa el índice que

se desea optimizar en la Gestión de la Demanda de Agua, seleccionando de esta

forma el escenario óptimo, de acuerdo al que se deberían regular los Sistemas de

Bombeo.


El principal resultado de la investigación será una herramienta informática cuya salida

principal será el ajuste de los sistemas de bombeo en cada momento que optimiza la

Gestión de la Demanda de Agua, utilizando como entradas datos sobre los niveles

de los distintos depósitos, información meteorológica y las demandas horarias de

agua en el pasado.

De acuerdo a los objetivos específicos planteados, se espera que la investigación

desemboque en los siguientes resultados:

1. El uso de herramientas avanzadas de previsión, como Redes Neuronales y

Máquinas de Soporte Vectorial, permite alcanzar unas previsiones mucho más

fiables de la demanda horaria de agua que los métodos estadísticos

tradicionales, al captar con mayor precisión la tendencia y periodicidad de las

series temporales.

2. La utilización de un Algoritmo Genético en la optimización permite aumentar

significativamente el índice a maximizar (función de fitness P) en la gestión

respecto a otras alternativas. Estas metodologías permiten alcanzar una

solución mucho más cercana a la óptima que los métodos tradicionales, que

no ofrecen un buen resultado en problemas con una complejidad

computacional tan alta, donde el número de soluciones posibles es enorme.


La duración total del proyecto será de un año y el plan de trabajo se divide en seis

tareas. La figura 4 esquematiza la planificación de las actividades a través del

diagrama de Gantt del proyecto. También incluye la participación del becario que se

solicita.

Fase ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

1 X X

2 X X

3 X X X

4 X X X

5 X X X

6 X X X X X X

Beca X X X X X X X X

Figura 4: Diagrama de Gantt del Proyecto. (Elaboración Propia)

88


A continuación se describe brevemente cada tarea.

Fase 1: Estudios Preliminares sobre la Materia (Duración: 2 meses. Horizonte

temporal: Enero y Febrero de 2014).

Conlleva, por un lado, una detallada revisión sobre la bibliografía más relevante y

reciente que une los conceptos de Inteligencia Artificial y la Gestión de la Demanda

de Agua y, por otro, sobre las características específicas del Sistema de

Abastecimiento de Aguas de Gijón, sobre el que se desarrollará la herramienta.

Fase 2: Determinación de la Función P de Fitness (Duración: 2 meses. Horizonte

temporal: Febrero y Marzo de 2014).

Supone un amplio análisis de alternativas para tratar de expresar matemáticamente

la función que se desea optimizar con la aplicación. Ésta puede ser una función que

tenga únicamente en cuenta un criterio, o que tenga en cuenta varios, en cuyo caso

habría que ponderarlos. En cualquier caso, se trata de cuantificar los parámetros que

influyen en la decisión. Esta fase requiere de un continuo contacto con la Empresa

Municipal de Aguas de Gijón.

Fase 3: Desarrollo de un Sistema Multiagente Simple (Duración: 3 meses.

Horizonte temporal: de Abril a Julio de 2014).

Implica la construcción, como comienzo en el desarrollo de la aplicación, de un

Sistema Multiagente sencillo que replique el Sistema de Abastecimiento de Aguas de

Gijón. Solo incluirá los métodos de previsión más sencillos (medias móviles y alisados

exponenciales), y no incluirá la función T de fitness, de forma que no optimizará el

transporte, sino que repartirá la demanda equitativamente entre las distintas fuentes

de suministro, por un lado, y los distintos depósitos, por otro. Sí que incluirá la función

global a optimizar (función P de fitness), ya determinada. Se trata, además, de validar

y verificar el Sistema Multiagente Desarrollado y su funcionamiento. Durante esta

etapa, se produce la incorporación del becario al proyecto, para colaborar en el

desarrollo de la aplicación informática.

Fase 4: Incorporación de las Herramientas Avanzadas de Previsión (Duración: 3

meses. Horizonte temporal: de Julio a Septiembre de 2014).

Incorpora al sistema desarrollado previamente herramientas de previsión más

avanzadas (técnicas ARIMA, Redes Neuronales y Máquinas de Soporte Vectorial) en

la búsqueda de una mejor solución. Además, la comparación entre ellas, permite

extraer conclusiones sobre lo adecuada que es cada una en la previsión de series

temporales como las demandas de agua, con una doble periodicidad: horaria, por un

lado, y, semanal, por otro. Esta fase será desarrollada por el becario en continua

colaboración con los investigadores del proyecto.

Fase 5: Incorporación del Algoritmo Genético para Optimizar el Problema de

Transporte (Duración: 3 meses. Horizonte temporal: de Septiembre a Noviembre de

2014).

Incluye en el sistema el Algoritmo Genético que determine la combinación más

apropiada entre fuentes de suministro y depósitos para hacer llegar el agua a los

puntos de consumo, que minimice una determinada función T de fitness, asegurando

un transporte eficiente del agua. Supone el último paso en el desarrollo del Sistema

89


Multiagente. Tanto los investigadores del proyecto como el becario colaborarán en el

proceso. Aquí finaliza la vinculación del becario al proyecto.

Fase 6: Difusión de Resultados (Duración: 6 meses. Horizonte temporal: de Julio a

Diciembre de 2014).

Aborda todas las cuestiones necesarias para difundir los resultados del proyecto de

modo correcto, adecuando los mecanismos de difusión para tener el máximo

impacto. Se trata de extraer un informe final sobre el desarrollo del proyecto, además

de presentar el trabajo en revistas y congresos internacionales.


Este es el primer proyecto subvencionado por el IUTA que solicita el Grupo de

Ingeniería de Organización de la Universidad de Oviedo. La divulgación de los

resultados engloba simultáneamente:

1. Informe final de actividades, especificando el desarrollo del proyecto y los resultados obtenidos, que se entregará al IUTA al final del proyecto.

2. Divulgación en canales locales, como los propiamente relacionados con el IUTA, como los Desayunos Tecnológicos, y Jornadas de Divulgación asociadas al Ayuntamiento de Gijón y/o al Gobierno del Principado de Asturias.

3. Ponencias en congresos, tanto nacionales como internacionales. Más en concreto, se pretende presentar los avance en congresos relacionados con la Inteligencia Artificial en los que el Grupo de Investigación habitualmente presenta sus trabajos como ICAI 2014 (International Conference on Artificial Intelligence, Las Vegas, USA, Julio 2014) o ICAART 2015 (International Conference on Agents and Artificial Intelligence, aún sin lugar fijado, previsiblemente en Febrero 2015). Además, se pretende presentar el avance igualmente en congresos nacionales específicos sobre hidrología como, por ejemplo, el IX Congreso Ibérico sobre Gestión y Planificación del Agua (aún sin lugar fijado, previsiblemente en Diciembre 2014).

4. Artículo en revista de alto impacto (recogida en la Web of Knowledge). Los resultados del proyecto se desean plasmar en una publicación científica de relevancia en una revista relacionada con una de las dos materias que aborda el proyecto (Aplicaciones de la Inteligencia Artificial y Gestión de la Demanda de Agua), aún por decidir.

Artículos científicos.

[1] A. S. Mohamed, and H. H. G. Savenije, “Water Demand Management: Positive incentives, negative incentives or quota regulation?” Physics and Chemistry of the Earth Part B-Hydrology Oceans and Atmosphere, vol. 25 (3), pp. 251 – 258, 2000.

[2] R. H. Willsie, and L. H. Pratt, “Water use relationships and projection corresponding with regional growth Seattle region”, Water Resources Bulletin, vol. 10 (2), pp. 360–371, 1974.

[3] D. R. Maidmen, and E. Parzen, “Cascade model of monthly municipal water use”, Water Resources Research, vol. 20 (1), pp. 15–23, 1984.

[4] R. B. Billings, and D. E. Agthe, “State-space versus multiple regression for forecasting urban water demand”, Nordic Hydrology, vol. 35 (3), pp. 411–430, 1998.

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[5] S. Gato, N. Jayasuriya, and P. Roberts, “Temperature and rainfall thresholds for base use urban water demand modeling”, Journal of Hydrology, vol. 337, pp. 364 – 376, 2007.

Páginas web.

[6] Plan Municipal de Gestión de la Demanda de Agua en la Ciudad de Madrid, Área de Gobierno de Medio Ambiente y Servicios a la Ciudad, 2012. Available:http://www.madrid.es/UnidadWeb/Contenidos/Publicaciones/TemaMedio Ambiente/PlanDemandaAgua/plan%20del%20agua.pdf

[7] Página web de la Empresa Municipal de Aguas de Gijón. http://agua.gijon.es/

[8] Página web del Grupo de Ingeniería de Organización de la Universidad de Oviedo. http://gio.uniovi.es/

3. MEMORIA ECONÓMICA Gastos


Gastos

TOTAL

GASTOS

6.000€ (1

beca, 8

meses, 750

euros/mes)

6.000 €

4. AYUDA SOLICITADA Personal (única partida de esta convocatoria)

6.000 € (1 beca, 8 meses)

5. AYUDA CONCEDIDA


3.750 €

http://www.madrid.es/UnidadWeb/Contenidos/Publicaciones/TemaMedio%20Ambiente/PlanDemandaAgua/plan%20del%20agua.pdf

http://www.madrid.es/UnidadWeb/Contenidos/Publicaciones/TemaMedio%20Ambiente/PlanDemandaAgua/plan%20del%20agua.pdf

http://agua.gijon.es/


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92



PROYECTO Nº 8


Título: Optimización y fabricación de prototipo de distractor endo-ano-rectal con

acceso transanal.

Investigador responsable: José Manuel Sierra Velasco


Otros investigadores: José Luís Cortizo Rodríguez (profesor área de Ingeniería

mecánica, miembro IUTA), José Ignacio Rodríguez García (profesor asociado de

Ciencias de la Salud de la Universidad de Oviedo. Departamento de Cirugía y

Especialidades Médico-quirúrgicas. Área de Cirugía), Pablo Suárez (Estudiante de

Ingeniería Mecánica en la EPI-Gijón).


SOCINSER21, S.L. Empresa ubicada en el municipio de Gijón, ha colaborado con el

área de ingeniería mecánica en varios proyectos y en este caso tendría interés en el

futuro desarrollo de un equipo comercializable. En esta fase del proyecto colabora

como consultor en temas relacionado con procesos de fabricación o materiales

adecuados (biocompatibles, que puedan ser esterilizados y reutilizados), para este

tipo de aplicaciones médico-quirúrgicas.



Se trata básicamente de una colaboración entre personal del área de Ingeniería

Mecánica de la Universidad de Oviedo y del área de Cirugía también de la

Universidad de Oviedo, para el desarrollo de instrumental adecuado para facilitar la

Microcirugía Endoscópica Transanal (TEM). En la actualidad los procedimientos

están basados en equipos que insuflan CO2 para conseguir la expansión del recto y

así facilitar la exploración e intervención. Sin embargo esta presión se puede perder

por diversos motivos (de procedimiento cuando es preciso succionar un sangrado por

ejemplo), es preciso aspirar humos y se alarga el proceso. Por ello es preferible fiar

la expansión a un mecanismo que la mantenga durante toda la operación sin que las

continuas aspiraciones provoquen el colapso de la pared rectal.

Existen diversos equipos comercializables, pero muchos de ellos tienen ciertos

problemas de funcionamiento o bien son excesivamente caros, dado que muchos

incorporan sistemas de visión y accesorios que en los quirófanos ya están a

disposición de los cirujanos y cuyo coste es muy elevado, y no sería necesario que

los incorporase el dispositivo expansor.


93


Uno de los miembros del equipo investigador, D. José Ignacio Rodríguez, es Cirujano

y al tiempo profesor de la Universidad de Oviedo, y dirige el Centro de entrenamiento

Quirúrgico y Transferencia Tecnológica (CEQtt), donde se proponen nuevos

procedimientos quirúrgicos y se prueba y valida el instrumental utilizado en los

mismos.

El nuevo instrumental que se pretende desarrollar, facilitaría estos procedimientos

(TEM), el diseño final será probado y validado en el CEQtt, si los resultados son

innovadores y fiables como se espera, el diseño será objeto de patente a través de

la Universidad de Oviedo, el dispositivo se dará a conocer en cursos de formación

impartidos por el CEQtt, el desarrollo de la colaboración (Ingeniería-Cirugía), será

dado a conocer en congresos a través de comunicaciones o artículos publicados por

el equipo investigador. Y de momento está sirviendo como nexo de unión entre dos

áreas distintas dela Universidad de Oviedo, que pueden realizar trabajos conjuntos

de investigación, innovadores en el desarrollo de instrumental quirúrgico.

Hay también un contacto con una empresa local, SOCINSER 21, que está colaborando

en tareas de asesoramiento y ha mostrado interés en el futuro desarrollo de un equipo

comercializable del distractor expandible endorrectal objeto del proyecto.

Para el desarrollo del instrumental, se parte del amplio conocimiento que se tiene de

las técnicas y equipos existentes en el CEQtt, se llevará a cabo un estudio de

patentes y equipos comerciales a través de bases de datos electrónicas e internet, y

se contrastaran los equipos existentes con las ideas originales planteadas. Se

diseñarán prototipos virtuales (modelado 3D), se valoraran los diseños propuestos y

de entre los seleccionados se pasará a realizar prototipos funcionales, para lo cual

se dispone de medios de fabricación propios, para el mecanizado de piezas en taller,

e incluso con la posibilidad de realizar piezas por prototipado rápido en ABS, con las

impresoras 3D, de las que se dispone en el área de Ingeniería Mecánica.

En una fase posterior se harán prototipos finales, reutilizables y se probaran en el

CEQtt.

En proyecto ha sido autorizado por el Comité Ético de Investigación Clínica del

Principado de Asturias. (Se adjunta autorización).


La Microcirugía Endoscópica Transanal (TEM), es un procedimiento por el que -

mediante instrumental específico- es posible la exéresis de grandes adenomas de

recto y cánceres incipientes en la ampolla rectal.

Ventajas de la TEM

• Mayor control en la resección endoanal de las lesiones, con mejor

resultado oncológico (exéresis de pared rectal completa).

94


• Disminución en la tasa de recidivas.

• Disminución de la necesidad de ostomías (ileostomías de protección o

colostomías definitivas).

• Disminución de la estancia hospitalaria.

• Disminución de la morbi-mortalidad dado su carácter de cirugía mínimamente

invasiva.

Limitaciones de la TEM

• Limitaciones topográficas: lesiones situadas en recto a menos de 20 cm, en

su cara posterior y/o a más de 12 cm en su cara anterior o lateral.

• Limitaciones oncológicas: tumores de recto en estadios avanzados con

posibilidades curativas ( T3-4, N+)

Problemática del instrumental en cirugía endorrectal Intraoperatorio:

• Durante la intervención se insufla CO2 para conseguir la expansión del recto

y así facilitar el reconocimiento de la zona afectada y el espacio de trabajo. El

neumorrecto a presión se pierde cuando se recurre a la succión para eliminar

los sangrados y pequeñas hemorragias que se producen durante la

operación, así como en la aspiración de los humos producidos al cauterizar

heridas con bisturí eléctrico y ultrasónico. Tener que esperar a recuperar la

presión dentro del recto cada que vez que se hace necesario aspirar supone

un engorro que alarga la duración de la intervención de manera considerable,

por ello es preferible fiar la expansión a un mecanismo que la mantenga

durante toda la operación sin que las continuas aspiraciones provoquen el

colapso de la pared rectal.

Existen además varios equipos comerciales que ya van en la línea de un mecanismo,

como aquí se propone, pero como hemos comentado con anterioridad, son equipos

muy caros, que incorporan una serie de accesorios innecesarios, ya que micro-

cámaras para exploración y monitorización, o instrumental quirúrgico para cortar o

coser, etc. son equipos de los que se dispone en la actualidad en los quirófanos y no

serían necesarios adicionalmente al distractor expansor transanal, con el que podrían

utilizarse los equipos de los que ya se dispone sin coste adicional.

El interés del proyecto tiene varias vertientes, por un lado inicialmente facilitar una

colaboración entre investigadores de dos áreas distintas y complementarias en este

tipo de proyectos de desarrollo de nuevo instrumental quirúrgico. Facilitar el acceso

a estas nuevas técnicas unidas al instrumental desarrollado a través de cursos

impartidos en el CEQtt, al tiempo que poner en conocimiento a través de

publicaciones o comunicaciones en congresos, la posibilidad real de colaboración

aplicada de estas áreas de conocimiento (Ingeniería Mecánica y Cirugía). Y

finalmente y no menos interesante, la posibilidad de que el resultado final pueda ser

desarrollado y comercializado por una empresa local, con una red comercial amplia

y un gran conocimiento del mercado.

2.3 Objetivos

95


El objetivo es el diseño de un prototipo de Distractor Endo-Ano-Rectal (en adelante

DEAR) caracterizado por ser:

• De funcionamiento mecánico

• Reutilizable

• Uso simple

• Económico

• Fiable

Que se materialice primero en un modelo virtual, y un prototipo funcional para

evaluación, que sea patentable (por tanto innovador).

Ya se ha llevado a cabo un planteamiento previo y un estudio de patentes, que nos

hace confiar que el nuevo diseño propuesto tenga viabilidad.

2.4 Metodología

Se parte de unos estudios previos realizados en colaboración, que habrán de ser

formalizados y documentados en este proyecto, por tanto desde el punto de vista de

la metodología, los pasos a seguir incluirán:

1.- Actualización del estudio del estado del arte, a través de búsquedas de patentes

en bases de datos electrónicas accesibles desde UNIOVI y de la página web de la

Oficina Española de Patentes y Marcas (OEPM), o de páginas web de fabricantes de

equipos similares.

2.- Estudio de alternativas, valoración y selección de la más adecuada, para plantear

el diseño de un prototipo.

3.- Modelado virtual del diseño seleccionado y construcción de uno o varios prototipos

funcionales que puedan ser probados y evaluados en el CEQtt.

4.- Elaboración de la documentación necesaria para la protección de la propiedad

intelectual a través de la OTRI de la Universidad de Oviedo.

5.- Adecuación del diseño final teniendo en cuenta la selección de los materiales

adecuados por temas de biocompatibilidad, reutilización y esterilización, etc.

6.- Desarrollo de la documentación complementaria, planos de fabricación

especificaciones técnicas, procedimientos de uso, etc.

7.- Pruebas de funcionamiento en el CEQtt, y valoración, detección de problemas y

propuesta de mejoras. Este proceso será reiterado hasta obtener un diseño final

satisfactorio desde el punto de vista funcional y de manejabilidad del equipo.

El dispositivo diseñado será presentado a cirujanos de nuestra región a través del

CEQtt, independientemente de que además se puedan presentar comunicaciones en

congresos, de mayor repercusión.


El fin tangible ha de ser un DEAR de funcionamiento mecánico, optimizado en

funciones, dimensiones y materiales, junto con un procedimiento probado y

documentado para el empleo del equipo. El DEAR objeto de este proyecto será

96


patentado si finalmente se cumplen las expectativas que dan origen a este proyecto,

a través de la OTRI de la Universidad de Oviedo.


El proyecto ya se ha iniciado, con la colaboración del personal investigador indicado

en esta solicitud, los resultados obtenidos hasta la fecha, con un pre diseño

prometedor, nos anima a seguir con el desarrollo y por ello se solicita esta ayuda.

Los distintos Hitos que se pretende alcanzar en el proyecto podrían resumirse con

referencia temporal del siguiente modo:

Hito 1.- Planteamiento de los objetivos básicos y planificación temporal del proyecto.

Periodo: Julio – Agosto de 2013.

Hito 2.- Estudio del estado del arte, búsqueda de patentes en bases de datos y

planteamiento de alternativas de diseño.

Periodo: Septiembre a Diciembre de 2013

Hito 3.- Desarrollo de la ingeniería básica, modelado 3D, y realización física de un

prototipo previo funcional, de bajo coste, en base a piezas de prototipado rápido.

Periodo: Noviembre a Diciembre de 2013

Hito 4.- Elaboración de una especificación técnica y de la documentación básica que

permita proceder a la solicitud de la patente del dispositivo.

Periodo: Diciembre 2013

Hito 5.- Revisión del diseño y fabricación de dos prototipos finales completos, que

permitan su utilización en el CEQtt, de modo que puedan ser validados desde el

punto de vista funcional.

Periodo: Diciembre a marzo 2014

Hito 6.- Elaboración de los planos de fabricación, especificaciones técnicas,

manuales de uso y mantenimiento. Documentación final del proyecto.

Periodo: Abril a junio 2014

Los hitos pueden sufrir pequeñas variaciones temporales, dependiendo de los

resultados obtenidos de las pruebas, o modificaciones en cuanto al alcance que

puedan surgir durante el desarrollo del proyecto.


Como se ha comentado, se está elaborando la documentación que permita proceder

a la solicitud de una patente.

Una vez el dispositivo esté finalizado y se hayan ensayado los prototipos finales, se

plantea dar a conocer el mismo a través por un lado de los cursos que se imparten

en el CEQtt, a personal de cirugía de los Hospitales asturianos que utilizan este tipo

de técnicas quirúrgicas.

97


En años anteriores se ha recibido ayuda para el desarrollo del Koalabot (Robot

escalador de postes), que ha sido patentado, ha ganado el premio de la Fundación

3M a la innovación, y ha sido presentado en un evento promovido por la empresa

Treelogic sobre robótica social, en el auditorio del Príncipe de Asturias en Oviedo al

que se ha enviado poster con el logo del IUTA.


Gastos


Gastos TOTAL GASTOS

4.500 € 1.200 € 5.700 €

Ingresos (ayuda recibida por otras instituciones o empresas):



INGRESOS

Área de Ing. Mecánica y CEQtt.

1.200 € 1.200 €

En los gastos se ha considerado:

Una beca de 750 €/mes durante 6 meses a un becario de colaboración, por un total de 4.500 €.

Unos costes de materiales de 1.200 € para tres prototipos inicialmente, que incluiría materiales en acero inoxidable y aluminio, componentes mecánicos varios (engranajes, casquillos, pegamento industrial resistente a altas temperaturas, piezas mecanizadas, varillas) y piezas prototipadas en ABS para otros prototipos iniciales previos.

4. AYUDA SOLICITADA


4.500 €

5. AYUDA CONCEDIDA


3.750 €

98



99


100



PROYECTO Nº 9


Título: Influencia de la geometría y tipo de fijación en el comportamiento biomecánico

de las reconstrucciones del ligamento cruzado anterior, mediante la utilización de

métodos numéricos y experimentales.

Investigadora responsable: Inés Peñuelas Sánchez


Otros investigadores: Cristina Rodríguez González, Tomás García Suárez


Clínica Cemmar (Centro de Especialidades Médicas Maestro y Rodríguez). La

Clínica Cemmar, ubicada en Gijón, está especializada en Traumatología y Cirugía

Ortopédica así como en Medicina del Deporte. El Doctor Antonio Maestro Fernández

colabora desde hace años con este grupo investigador en la búsqueda de soluciones

reconstructivas en intervenciones quirúrgicas de rodilla. En la actualidad se colabora

con él en otros proyectos y su disponibilidad siempre es total, trabajando en conjunto

de forma dinámica y permitiendo adaptarse en cada momento a los cambios que van

surgiendo durante la realización de las colaboraciones.



La intervención para la reconstrucción del ligamento cruzado anterior (LCA) puede

realizarse utilizando dos posibles sustitutos del ligamento: los obtenidos del propio

paciente y los denominados autoinjertos. Los primeros se obtienen, generalmente,

del tendón del músculo semitendinoso, del recto interno o del ligamento rotuliano,

mientras que los segundos son obtenidos de cadáveres. La utilización de estos

diferentes grupos de tendones no ha mostrado diferencias significativas en cuanto a

la calidad de la reconstrucción LCA, por lo que las variables principales que

determinarán el éxito de la reconstrucción habrá que buscarlas entre la experiencia

del cirujano, la curva de aprendizaje, la técnica quirúrgica o el tipo de fijación. Debido

al importante número de fijaciones existentes en el mercado, la elección de la misma

es un punto de debate en torno a la longevidad de los resultados, con implicaciones

en la rehabilitación (punto de vista clínico), en la resistencia a fatiga de los implantes

(punto de vista biomecánico) y en el precio (punto de vista crematístico). Así mismo,

el perfecto conocimiento de los diferentes tipos de implantes parece una obligación

para el cirujano ortopédico, ya que se enfrenta a la elección entre un amplio arsenal

terapéutico, que cada año se amplia y mejora gracias a la competencia entre las

diferentes empresas. Habiéndose demostrado las nulas diferencias entre el tipo de

101


injerto a utilizar en la reconstrucción del LCA, y dado que las técnicas quirúrgicas se

encuentran muy estudiadas y estandarizadas, parece lógico pensar que la variable

principal de éxito de la reconstrucción estriba en el tipo de fijación utilizada. Aunque

es muy habitual el uso de sistemas de fijación intratúnel, mediante los denominados

tornillos interferenciales, existe la duda respecto a la fijación directa que este tipo de

tornillos produce entre la plastia y el túnel óseo. El principio básico y primordial es la

máxima compresión de dicha plastia contra el hueso, pero sin producir un efecto

deletéreo de rotura de la misma por aplastamiento, sección con el filete del tornillo,

etc. El equilibrio para lograr la máxima compresión con el mínimo daño en el tendón

se consigue jugando con las variables diámetro de tornillo, diámetro de túnel y

diámetro de plastia, entre otras. Dado que el diámetro de la plastia viene impuesto

por la envergadura del paciente, para una plastia dada serán las geometrías y

configuración del tornillo y túnel algunas de las variables que juegan un papel

fundamental en la consecución de un grado de fijación óptimo.

La estrecha colaboración entre el Dr. Maestro y el equipo Investigador desde hace

años, se ha traducido en la realización de un amplio programa experimental en el que

se han obtenido numerosos datos y resultados muy interesantes. No obstante, el

gran número de variables que intervienen en la óptima consecución de una

reconstrucción LCA, hace inviable su estudio únicamente mediante técnicas

experimentales. Por ello, en el presente proyecto se pretende llevar a cabo un

programa numérico pseudo-experimental (simulación numérica de técnicas

experimentales) que permita analizar la influencia de las diferentes variables que

afectan al comportamiento y éxito de estas reconstrucciones, así como la

caracterización mecánica de las mismas.

Esta mejora de las reconstrucciones LCA se traducirá en importantes beneficios para

todos los pacientes que se ven sometidos a este tipo de intervenciones, en especial

deportistas cuya recuperación es un factor primordial para su futura práctica

deportiva. Este es el caso de futbolistas tanto amateurs como profesionales o

esquiadores, entre otros, en los que este tipo de lesiones son muy frecuentes.

De este modo, el objetivo fundamental del proyecto será determinar la geometría y

configuración idóneas de túnel y tornillo para un diámetro de plastia dado. Para ello

se evaluará el comportamiento biomecánico del conjunto hueso-plastia-fijación,

mediante análisis numérico utilizando el método de los elementos finitos (MEF) y se

comparará con resultados experimentales obtenidos a partir de muestras in vitro de

reconstrucciones llevadas a cabo con diferentes relaciones de diámetro tornillo/túnel.


Esta mejora de las reconstrucciones LCA se traducirá en importantes beneficios para

todos los pacientes que se ven sometidos a este tipo de intervenciones, en especial

deportistas cuya recuperación es un factor primordial para su futura práctica

deportiva. Este es el caso de futbolistas tanto amateurs como profesionales (en

concreto del Real Sporting de Gijón, con los que el Dr. Maestro trabaja habitualmente)

o esquiadores, entre otros, en los que este tipo de lesiones son muy frecuentes.

102


2.3 Objetivos

El objetivo fundamental del proyecto será determinar la geometría y configuración

idóneas de túnel y tornillo a utilizar en cada reconstrucción LCA para un diámetro de

plastia dado. Para ello se evaluará el comportamiento biomecánico del conjunto

hueso-plastia-fijación, mediante análisis numérico utilizando el método de los

elementos finitos (MEF) y se comparará con resultados experimentales obtenidos a

partir de muestras in vitro de reconstrucciones llevadas a cabo con diferentes

relaciones de diámetro tornillo/túnel.

2.4 Metodología

El proyecto constará de las siguientes actividades:

1) Estudio bibliográfico. 2) Selección de materiales, configuraciones y geometrías de estudio. 3) Análisis numérico del comportamiento mecánico del conjunto hueso-plastia-

fijación. 4) Comparación con resultados experimentales. 5) Análisis conjunto de resultados y elaboración del informe final.


Mejora de las reconstrucciones de ligamento cruzado anterior.


El proyecto tendrá una duración prevista de 10 meses. El primer mes se dedicará a

la búsqueda bibliográfica y estado del arte. El segundo mes se dedicará a la actividad

2 (Selección de materiales, configuraciones y geometrías de estudio). Del tercer al

octavo mes se llevará a cabo la actividad 3 (Análisis numérico). El noveno mes se

dedicará a la comparación con resultados experimentales (actividad 4) y el décimo

mes al análisis de resultados, conclusiones y elaboración del informe final (Actividad

5). El personal becario contratado debería participar en todas las actividades del

proyecto, si bien su participación en primordial en las actividades 3 a 5.


Los investigadores del presente proyecto se comprometen a publicar los resultados

de dicho proyecto en congresos nacionales e internacionales (si es posible) y a

realizar o participar en aquellas jornadas divulgativas de resultados en las que sean

requeridos.

Si los resultados tienen entidad suficiente como para ser publicados en revistas del

JCR, también se intentaría realizar una publicación.

103



Gastos


GASTOS

7.500 € 1.000 € 3.500 € 12.000 €

4. AYUDA SOLICITADA


7.500 €

5. AYUDA CONCEDIDA

Personal: 1 BECA 4 MESES Y MEDIO

3.375 €

104



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PROYECTO Nº 10


Título: Nuevos biosensores electromagnéticos tipo Predictor®

Investigadora responsable: Montserrat Rivas Ardisana


Otros investigadores: José Ángel García Díaz, José Carlos Martínez García,

Rosario Díaz Crespo, Laura Elbaile Viñuales, Francisco J. Carrizo Medina.


Dismed S.A. y la Fundación Prodintec, ambas ubicadas en Gijón apoyan esta

propuesta.

Dado el carácter multidisciplinar del proyecto en el que la Física y la Ingeniería se

dan la mano con la bioquímica y la biología, el asesoramiento del personal

especializado de Dismed en materia de procesos/reactivos bioquímicos, es muy

interesante. Su conocimiento de los problemas biomédicos a resolver y las

limitaciones de las técnicas existentes es un complemento esencial del proyecto.

Prodintec posee amplísima experiencia en el campo de la instrumentación, y muy

particularmente de sensores y biosensores, lo que hace que sea una EPO

especialmente importante para este proyecto. Es tal el interés que tenemos en

colaborar en esta línea de investigación que ya hemos participado juntos en otras

convocatorias públicas de proyectos de innovación junto con dos empresas

asturianas.



Los test con Tiras de Flujo Lateral (TFL), como el Predictor®, son ensayos

bioquímicos sencillos, rápidos, sensibles y altamente específicos. No obstante, su

utilidad está restringida a pruebas positivo/negativo como los conocidos test de

embarazo. Este proyecto propone una evolución de esta técnica para conseguir que

sea una técnica cuantitativa. De esta forma se ampliaría su utilidad a los cientos de

analitos de interés clínico de los que es necesario conocer su cantidad, como por

ejemplo el colesterol, la glucosa, marcadores tumorales, etc… La concentración de

estas sustancias se determina actualmente por ensayos inmunoenzimáticos

igualmente sensibles y específicos que las TFL, pero más laboriosos, caros y lentos

que éstas.

Extender la aplicación de las TFL reduciría el tiempo de espera desde la recogida de

fluido biológico (sangre, orina u otros) hasta la obtención del diagnóstico, abarataría

los costes de los análisis y permitiría su aplicación sin requerir personal especializado

ni laboratorios altamente equipados, como en el domicilio o en zonas catastróficas.

106


Se realizarán dos modificaciones respecto a las TFL convencionales.

1) Se añadirán nano partículas superparamagnéticas funcionalizadas a las TFL, en lugar de las habituales nano partículas no-magnéticas.

2) Se desarrollará un sensor electromagnético que detectará y cuantificará, en tiempo real, la señal magnética debida a dichas partículas presentes en la TFL.

Las nano partículas superparamagnéticas tienen unas características que las hacen

muy útiles en sensorización de sustancias biológicas, como su poderoso

magnetismo, su tamaño nanométrico y su superficie químicamente activa.

La detección de nano partículas es un tema candente en la bibliografía científica

contemporánea. Entre las varias técnicas descritas, se profundizará en una nueva

técnica identificada recientemente por los solicitantes de este proyecto

(Nanotechnology 24 245501 2013) cuya sensibilidad es suficiente para el objetivo

propuesto y cuyo elemento sensor es extremadamente barato.

Se evaluará el biosensor resultante detectando el antígeno específico de próstata,

Prostate Specific Antigen, o PSA, comprobándose la capacidad de detección en

concentraciones de interés clínico. Una vez alcanzado este logro, será posible

extender el trabajo para multitud de otras sustancias de interés sanitario.


Esta investigación está subvencionada por un proyecto de investigación del Plan

Nacional MAT2012-33405, con lo que se demuestra el interés del Ministerio de

Economía y Competitividad en el proyecto. Además, esto asegura la disponibilidad

de medios materiales al becario para el desarrollo de su formación e investigación.

Los métodos de detección bioquímica mediante Tiras de Flujo Lateral (TFL) son muy

utilizados y tienen muchas ventajas:

Son baratos, comparados con otras posibilidades de detección.

Son rápidos, cada prueba dura entre 5 y 10 minutos. Además, se pueden

realizar muchas pruebas en paralelo a partir de una misma muestra ya que

requieren poco volumen de muestra.

Son sensibles. Es posible detectar cantidades extremadamente pequeñas de

analitos.

Son fáciles de manejar, los test de embarazo son utilizados habitualmente en

el domicilio por cualquier usuario que lo adquiera en farmacia.

Su principal desventaja es su incapacidad de cuantificación del analito buscado. Son

por tanto una herramienta imprescindible para la detección de productos tóxicos o

peligrosos (bacterias, drogas, contaminantes,…), de sustancias prohibidas

(sustancias dopantes, drogas recreativas), o de verificación de embarazo. Sin

embargo, para medir la concentración de otras sustancias se utilizan otras técnicas

más complejas, como el ELISA, que funcionan siguiendo la misma estructura de

detección pero necesitando de más equipamiento, además de la participación de un

operario durante la realización del test.

Las TFL son por tanto una herramienta de probada utilidad, pero que actualmente

están restringidas a medidas cualitativas (presencia/ausencia). Conseguir

107


evolucionar esta técnica para poder ampliar su utilización redundaría en una mejora

del servicio sanitario (menor espera por los resultados, menor coste para la

realización de las pruebas…). Esta investigación es por lo tanto adecuada para una

época de crisis y recorte presupuestario, al buscar disminuir el coste de las técnicas

existentes, lo que implicaría una reducción del presupuesto sin menoscabar la

calidad sanitaria.

Dismed S.A. es una empresa radicada en Gijón para la cual tanto el marcaje

selectivo, como la detección cuantitativa de alta sensibilidad de entidades biológicas

son aspectos de enorme interés por cuanto podrían permitir la mejora de procesos e

incluso el desarrollo de productos altamente competitivos. La Fundación Prodintec

ha manifestado su interés por la generación y comercialización de productos dirigidos

al diagnóstico de patologías mediante biosensores. Todo ello lleva a plantearse la

posibilidad de generar en el futuro una patente al alcanzarse los resultados de

investigación previstos. Por último, colaborar con otras empresas, tanto dentro como

fuera de Gijón es una oportunidad de estar al día de las necesidades y capacidades

técnicas de las empresas que podrían estar interesadas en comercializar la posible

patente. También nos permite formar un consorcio empresas-universidad para

participar en convocatorias de proyectos de I+D+i, tanto nacionales como

internacionales.

2.3 Objetivos

El objetivo deseado a largo plazo es el de desarrollar un método rápido de detección

de sustancias bioquímicas que además mejore la sensibilidad y portabilidad de los

actuales, manteniendo bajos costes de fabricación y facilidad de manejo.

Para este proyecto los objetivos concretos son integrar un sistema electromagnético

de detección de nano partículas superparamagnéticas con Tiras de Flujo Lateral

(TFL), avanzar en la comprensión de la interacción física entre nano materiales y

sensores, y lograr una sensibilidad del sistema suficiente para la cuantificación de

sustancias de interés clínico.

2.4 Metodología

Un sistema de flujo lateral está compuesto de distintas partes o componentes. Estos

componentes se pueden clasificar en dos categorías: Reactivos y soporte físico.

Conjugate Pad

Sample Pad

Membrana Nitrocelulosa

Absorbent Pad

Test Line (T)

Control Line (C)

Dirección del flujo

108


Los reactivos de detección son tres: Un anticuerpo de captura del analito a detectar

(colocado en la test line), otro anticuerpo de control (colocado en el control line) y

nano partículas funcionalizadas contra el analito que se desea detectar. El término

funcionalización significa que esas nano partículas se adhieren única y

exclusivamente al analito deseado.

El soporte físico está compuesto de cuatro componentes imprescindibles, el sample

pad (donde se deposita la muestra), el conjugate pad (donde están las partículas

funcionalizadas), la membrana de nitrocelulosa (compuestas de un tipo de celulosa

con alta carga electrostática que permite adherir los anticuerpos) y el absorbent pad

(otro tipo de celulosa muy absorbente que genere el flujo por capilaridad en la

dirección adecuada). Si la muestra biológica es sangre, además hay que añadir un

filtro adecuado para que retenga las células sanguíneas.

Las TFL actuales están realizadas con nano partículas de oro o de látex

funcionalizadas. El presente proyecto propone sustituir dichas nano partículas por

otras magnéticas que fueron desarrolladas por el grupo de investigación durante el

transcurso de proyectos financiados parcialmente por el IUTA en años anteriores

(2011 y 2012).

Además de la sustitución de las partículas por otras magnéticas, se desea acoplar un

sensor electromagnético para detectar dichas nano partículas (desarrollado en el

proyecto IUTA 2013). Para ello, se profundizará en el análisis de la interacción física

entre los nano materiales y los sensores con el fin de aumentar de la sensibilidad del

sistema.

La técnica de detección ha sido identificada y publicada recientemente por los

solicitantes de este proyecto (Nanotechnology 24 245501 2013). El elemento sensor

se compone de una pista de cobre depositada sobre un polímero y por la que circula

una corriente alterna. Los parámetros de medida (frecuencia, amplitud, dimensiones

de la pista) influyen directamente sobre la señal producida por las nano partículas así

como sobre el ruido de medida.

Una vez implementado el sistema de detección se procederá a la detección de

sustancias de interés clínico. Los autores están inmersos en un proyecto nacional de

investigación en el que se pretende detectar el Antígeno Específico de Próstata

(PSA), por lo que las primeras pruebas se realizarán para detectar esta sustancia.

En caso de obtenerse resultados positivos, se procederá a la cuantificación de PSA

de muestras clínicas y su comparación con el valor obtenido por el método

convencional.


Se espera incrementar la sensibilidad del sistema de detección de nano partículas

magnéticas desarrollado hasta la fecha. Como ejemplo de cuantificación de

sustancias biológicas, se espera alcanzar una sensibilidad de PSA en el orden de los

nano gramos/mililitro, o femtomoles/mililitro.

109



La duración estimada del proyecto es de 12 meses, durante los cuales el becario del

IUTA realizará las siguientes actividades:

Preparación de las Tiras de Flujo Lateral (TFL): deposición de anticuerpos, de nano partículas funcionalizadas, bloqueo de la membrana, montaje sobre sistema de detección. (3 meses).

Valoración de distintas muestras de nano partículas funcionalizadas. Composición química, diámetro, propiedades magnéticas y difusión a través de la membrana. (2 meses)

Estudio teórico de la interacción entre las nano partículas magnéticas y el sensor. (3 meses)

Medidas en tiempo real de la señal magnética en TFL (3 meses)

Detección de PSA en muestras biológicas proporcionadas por el Hospital Universitario Central de Asturias. (1 mes)


Al tratarse de una investigación interdisciplinar, la divulgación de resultados debe

tener dos niveles: un nivel especializado científico-técnico y otro más general donde

se pueda captar la atención de posibles colaboradores y/o usuarios de la tecnología

desarrollada.

Para ello se realizarán las siguientes actividades divulgativas:

Participación en congresos especializados.

Publicaciones en revistas científicas de alto impacto.

Alojamiento de la información generada en repositorios on-line de acceso abierto.

Desayunos tecnológicos del IUTA-PCTG y otras jornadas divulgativas.

Diseminación de los resultados en Internet y medios de comunicación generales.

Nuestro grupo ha disfrutado en ocasiones anteriores de subvenciones del IUTA. Los

resultados del proyecto del año 2013 se divulgaron como se describe a continuación.

Proyecto año 2013: Biosensor electromagnético de PSA (Prostate-Specific Antigen)

Publicaciones científicas:

Autores: D. Lago-Cachón, M. Rivas, J.C. Martínez-García, J.A. García.

Título: Cu impedance-based detection of superparamagnetic nanoparticles.

Revista: Nanotechnology

Referencia: D. Lago-Cachón et al., Nanotechnology, 24 245501 (2013)

Enlace: http://iopscience.iop.org/0957-4484/24/24/245501

Autores: M. Rivas, D. Lago-Cachón, J.C. Martínez-García, J.A. García, A.J. Calleja.

Título: Meander-line structure for Eddy-current sensing of magnetic nanoparticles.

Revista: Journal of Applied Physics

Estado: Enviado

http://iopscience.iop.org/0957-4484/24/24/245501

110


Autores: D. Lago-Cachón, M. Rivas, C. López-Larrea, A. López-Vázquez, G.

Martínez-Paredes, J.A. García.

Título: HeLa cells separation using MICA antibody conjugated to magnetite

nanoparticles.

Revista: Physica Status Solidi C

Estado: En prensa

Congresos científicos:

Autores: M. Rivas, D. Lago-Cachón, J.C. Martínez-García, J.A. García.

Título: Meander-line structure for Eddy-current sensing of magnetic nanoparticles.

Congreso: ISMANAM 2013, Torino (Italia)

Fecha: 4 de julio de 2013.

Tipo de comunicación: Oral

Enlace: http://goo.gl/GToc48

Autores: J.C. Martínez-García, M. Rivas, D. Lago-Cachón, J.A. García.

Título: FORC differential dissection of soft biphase magnetic ribbons.

Congreso: Ismanam 2013, Torino (Italia).


Tipo de comunicación: Póster.

Enlace: http://goo.gl/WEiw6

Autores: D. Lago-Cachón, M. Rivas, C. López-Larrea, A. López-Vázquez, G.

Martínez-Paredes, J.A. García.

Título: HeLa cells separation using MICA antibody conjugated to magnetite

nanoparticles.

Congreso: DICNMA 2013, San Sebastián

Fecha: 13 de septiembre de 2013.


Otros foros:

Autores: D. Lago-Cachón y M. Rivas

Título: Sensor electromagnético basado en nano partículas magnéticas

Congreso: III Encuentros Universidad - Empresa

Fecha: 28 de noviembre de 2013.

http://goo.gl/GToc48

http://goo.gl/WEiw6

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Tipo de comunicación: Charla

Enlace: http://goo.gl/AkG1E5

Autores: D. Lago-Cachón.

Título: Nano partículas magnéticas para biosensores.

Congreso: II NBA workshop



Enlace: http://goo.gl/g5xrwK

Autores: D. Lago-Cachón

Título: Nanotecnología.

Congreso: TEDx Gijón Changing the Future.

Fecha: 18 de mayo de 2013.

Tipo de comunicación: Charla

Enlaces: http://www.tedxgijon.com/, y http://goo.gl/l132er

Entrevista a D. Lago-Cachón

Medio: www.AprendeyEmprende.com

Enlace: http://aprendeyemprende.com/el-fisico-multidisciplinar/

http://goo.gl/AkG1E5

http://goo.gl/g5xrwK

http://www.tedxgijon.com/

http://goo.gl/l132er

http://aprendeyemprende.com/el-fisico-multidisciplinar/

112



Gastos


Gastos

TOTAL

GASTOS

9.000 € 3.300 € 7.500 € 4.100 € 23.900 €




Gastos TOTAL

INGRESOS

MAT2012-33405 3.300 € 7.500 € 4.100 € 14.900 €

4. AYUDA SOLICITADA


9.000 €

5. AYUDA CONCEDIDA


3.375 €

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114


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PROYECTO Nº 11


Título: Sistema de Construcción Flexible para Viviendas

Investigador responsable: Ángel Martín Rodríguez


Otros investigadores: Miguel A. Serrano López, Juan José del Coz Díaz, Francisco

Suárez Domínguez.

Empresas o instituciones colaboradoras:

Modultec. Ubicada en Gijón, tiene un alto grado de interés en el proyecto. Su

participación y futuro desarrollo del proyecto, está pendiente de la posible obtención

de patentes de este sistema constructivo y por tanto una vez obtenidas éstas, se

establecería la colaboración oportuna.

Arquitecto Pablo Martín Hevia. Estudio de Arquitectura ubicado en Gijón, tiene un

alto grado de interés en el proyecto. El grado de colaboración y participación en el

desarrollo del proyecto también está pendiente de la obtención de patentes.



El proyecto propone el desarrollo de un nuevo modelo de sistema constructivo, cuya

finalidad es construir viviendas unifamiliares por medio del ensamblaje de elementos

sencillos prefabricados e industrializados y que además, el mencionado sistema,

presente una gran facilidad de montaje entre sus diferentes elementos. Este modelo

está basado en el sistema RTA (Ready To Assembly). También tiene la pretensión

de permitir modificaciones a lo largo de la vida útil del edificio y por tanto deberá

presentar una facilidad de desmontaje y acoplamientos de nuevos elementos.

El sistema presenta las siguientes características:

Sistema de construcción modulado

El edificio estará constituido por elementos sencillos que podrán ser montados y desmontados, con relativa facilidad.

Construcción en seco

Sistema con posibilidad de variaciones “ampliaciones - disminuciones” de los espacios de la vivienda unifamiliar.

Montaje “con muy poca” mano de obra cualificada.

Elementos livianos en su mayor parte transportados por una sola persona y en alguna ocasión por dos personas.

Número relativamente pequeño de elementos sencillos diferentes (estimación: 120 piezas)

Fabricación “Off-Site” de los elementos.

116


Montaje “On site”.

Presenta un gran control de calidad en cuanto al proceso constructivo.

Permite utilizar una gran variedad de materiales para envolventes.

Se puede incorporar una gran variedad de materiales y espesores, para conseguir el en cuanto a aislamiento térmico y acústico necesario, en función de las diferentes localizaciones del edificio.

Permite acoplar carpinterías de diferente tipología, manteniendo la modulación necesaria.

Las instalaciones se pueden acoplar fácilmente.

El sistema constructivo no necesita cortes para acoplar los diferentes elementos. Lema: “No sierra y si llave inglesa”.

Los beneficiarios de este proyecto podrían ser una gran cantidad de empresas

locales, principalmente del sector del metal y de la construcción, que disponen de

tecnología necesaria para fabricar los diferentes componentes del sistema. Por otra

parte este sistema propone una producción en masa que llevaría a abaratar los

costes de producción y de construcción, con lo cual la última beneficiaria sería la toda

sociedad.

Los resultados esperables podemos decir que inicialmente se espera realizar 3

patentes y posteriormente poner en práctica la realización del sistema.


Los beneficios inmediatos potencialmente potenciables para el Municipio de Gijón

están, corresponden al interés de empresas como Modultec ubicada en Gijón, con

capacidad tecnológica para el desarrollo del sistema y con gran interés en cuanto

que su mercado de trabajo va en esa misma dirección. Además existirían otras

muchas empresas que estarían interesadas pues el sistema va a requerir una gran

variedad de materiales y suministros muy extendidos por los Polígonos Industriales

del entorno y con actividades afines a los diferentes tipos de materiales a fabricar

(acero, hormigón prefabricado, PVC, aislamientos, etc.). A su vez varios estudios de

arquitectura están interesados en el sistema.

2.3 Objetivos

Construir viviendas unifamiliares de un modo semejante al montaje de un mueble tipo

RTA. Ready To Assembly (IKEA). Además con la posibilidad de cambiar de diseño a

lo largo de la vida útil del edificio.

2.4 Metodología

Modulación de todos los elementos que van a constituir la vivienda unifamiliar.

Diseño geométrico de cada uno de estos elementos.

Estudio de los ensamblajes necesarios.

Formación de volúmenes a través del ensamblaje de los diferentes elementos.

Planteamiento de modificaciones estructurales y volumétricas.

Estudio del desmontaje de los elementos.

Programa gráfico de ordenador con instrucciones precisas para diseño, montaje, ampliación y desmontaje de volúmenes (en un futuro próximo).

117



Patentar los diferentes subsistemas que aparecen en el proyecto, que en principio se

cree que pueden ser 3. Posteriormente se propondría la explotación del sistema

asociándose con diferentes empresas para su desarrollo y posterior explotación.

Además se pretende realizar varios artículos en revistas internacionales y con alto

índice de impacto.


Se pretende avanzar en el desarrollo de los subsistemas de cimentación, estructura,

cubiertas cierres exteriores, acabados interiores e instalaciones. Este apartado se

realizaría en el primer semestre el año 2014. En el tercer trimestre se comenzaría

con las solicitudes de patentes. En el cuarto trimestre de año 2014 después de haber

establecido una primera gestión de tramitación de las diferentes patentes se pasaría

contactar con empresas.

Sería necesaria la participación activa de un becario durante todo el año 2014, como

requerimiento mínimo para el desarrollo del proyecto.


A comienzos del segundo semestre del año 2014 ya se podrían presentar algunos

resultados públicamente. De una manera general y sin entrar en detalles, se pueden

presentar resultados a petición del IUTA, o cualquier organismo público interesado

en el proyecto.

Presentación de un proyecto anterior en esta misma línea de trabajo, en la

Confederación Asturiana de la Construcción ASPROCON, durante la Jornada "Oferta

Tecnológica del IUTA para el sector de la Construcción Asturiano" organizado por el

Clúster ICA. El proyecto anterior es antecedente del actual.

118



Gastos


Gastos

TOTAL

GASTOS

9.000 € 9.000 €

4. AYUDA SOLICITADA


9.000 €

5. AYUDA CONCEDIDA


3.375 €

119



120


121



PROYECTO Nº 12


Título: Análisis modal de la pasarela peatonal del parque de Moreda.

Investigador responsable: Manuel López Aenlle


Otros investigadores: Pelayo Fernández Fernández.


Ayuntamiento de Gijón



El objetivo del proyecto es caracterización dinámica de la pasarela peatonal que

cruza desde la Avenida de Portugal hasta el parque de Moreda, en el ayuntamiento

de Gijón. Para ello se realizarán ensayos modales sobre la estructura utilizando

sensores de aceleración de alta sensibilidad y posteriormente se determinarán los

parámetros modales (frecuencias naturales, modos de vibración e índices de

amortiguamiento) mediante técnicas de identificación modal. Se realizarán ensayos

antes de iniciarse las obras y se repetirán una vez finalizadas.


Es conocido que la pasarela peatonal del parque de Moreda (Gijón) del presenta altos

niveles de vibración debido al paso de peatones y debido a otras cargas externas

(viento, tráfico), que provocan preocupación y malestar en los usuarios de la misma.

En los próximos meses está previsto acometer obras de refuerzo de la misma. La

aplicación del análisis modal permitiría:

Determinar los parámetros modales de la estructura y validar los modelos numéricos realizados con la estructura original y la estructura reforzada.

Verificar la efectividad de los trabajos de refuerzo.

Verificar si se cumple la normativa vigente en cuanto a rangos de frecuencias naturales a evitar en este tipo de estructuras.

Disponer de una base de datos para una monitorización de la estructura. Si se realiza otro análisis modal tras un determinado periodo de tiempo, la modificación de los parámetros modales significa un cambio en el comportamiento dinámico de la estructura.

Disponer de información para verificar y readaptar modelos numéricos. Si es necesario acometer medidas correctoras en la estructura para limitar los niveles de aceleración o para evitar ciertos rangos de frecuencias naturales,

122


se necesita un modelo numérico. Los resultados del análisis modal permiten validar dicho modelo numérico y también readaptarlo si fuese necesario.

2.3 Objetivos

Realizar ensayos modales sobre la pasarela peatonal.

Determinar parámetros modales mediante técnicas de análisis modal operacional.

Verificar el cumplimiento de la normativa vigente.

Disponer de información experimental para validar y readaptar modelos numéricos.

2.4 Metodología

1. Estudio de la documentación existente, cálculos previos y planificación de los ensayos a realizar. Esto nos permite determinar el número y la posición óptima de los sensores a colocar, frecuencias de muestreo, tiempo de ensayo, etc.

2. Revisión de la normativa existente sobre pasarelas peatonales 3. Preparación de los ensayos. Se trata de preparar y seleccionar todo el equipo

y material necesario para realizar los ensayos (sensores, sistema de adquisición de datos, ordenadores, cableado, etc.)

4. Realización de los ensayos sobre la pasarela antes de iniciarse las obras de refuerzo y repetición de los mismos una vez finalizadas las obras.

5. Identificación modal. Se utilizará el programa ARTEMIS para la identificación modal de las señales de aceleración registradas en los ensayos.

6. Redacción del informe final.


Determinar parámetros modales de la pasarela peatonal.

Comprobar la efectividad de las obras de refuerzo.

Verificar el cumplimiento de la normativa vigente.

Disponer de información valiosa para futuros estudios relacionados con el comportamiento dinámico de la pasarela peatonal.


Marzo-Abril de 2014. Estudio de la documentación existente y , normativa. Cálculos previos, normativa .

Abril-Mayo de 2014. Preparación y realización de ensayos.

Junio de 2014. Identificación modal.

Julio de 2014. Verificación de la normativa vigente e Informe final.


Los resultados se presentarán en Congresos internacionales relacionados con el

tema y en actividades divulgativas organizadas por el IUTA.

Con el proyecto ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE UNA

PASARELA PEATONAL subvencionado por el IUTA en el año 2011, se divulgaron

123


los resultados en las Jornadas de Sensorización y Monitorización realizadas el 19 de

Diciembre de 2011.


Gastos


GASTOS

3.750 € 3.750 €

4. AYUDA SOLICITADA


1 becario durante 5 meses: 3.750 €

5. AYUDA CONCEDIDA


2.625 €

124



125



PROYECTO Nº 13


Título: Diseño e implementación de un entorno colaborativo on-line multidispositivo

para la gestión y desarrollo de las diferentes etapas de un proyecto de ingeniería.

Investigador responsable: Pablo Pando Cerra


Otros investigadores: Pedro Ignacio Álvarez Peñín, Jorge Bonhomme González,

Victoria Mollón Sánchez, Bernardo Busto Parra


Para este proyecto colaborará TUINSA NORTE S.A. Esta empresa desarrolla su

actividad dentro del ámbito de las energías renovables, construcción modular así

como el diseño-cálculo y construcción de diversos bienes de equipos en calderería

media y pesada, fabricados en sus centros de producción en el polígono de

Somonte. Además, gracias a la ambiciosa política de expansión para los próximos

años, generará nuevos puestos de trabajo en el municipio de Gijón. Su sede central,

donde se desarrolla la actividad de Ingeniería-Gerencia, está situada en el Parque

Tecnológico de Gijón.

Información complementaria de la empresa:

http://www.elcomercio.es/v/20120531/aviles/centro-idesa-tuinsa-zeluan-20120531.html

http://www.lne.es/aviles/2010/02/21/idesa-tuinsa-dispone-suelo-construir-fabrica-zeluan/876213.html

El desarrollo e implantación de este proyecto supone eliminar los problemas

derivados de la distancia entre los diferentes centros de producción y su sede-matriz

en el parque tecnológico. Supondrá un apoyo en el desarrollo de proyectos, los

cuales repercutirán en un ahorro importante de tiempo-costes, dará mayor respuesta

de cara al cliente, un aumento de la productividad así como de la búsqueda de

nuevos productos y mercados, y por lo tanto, en una mejora de la competitividad de

la empresa.

Para este proyecto se realizará una colaboración en el desarrollo del producto entre

la empresa de referencia y el Área de Expresión Gráfica del Departamento de

Construcción e Ingeniería de Fabricación, adaptando los objetivos del proyecto a las

necesidades reales de TUINSA NORTE y empresas de referencia del sector en su

objetivo de mejora y expansión dando apoyo a los diferentes departamentos que

engloban el desarrollo de un proyecto de ingeniería (Oferta, Diseño-cálculo,

Desarrollo-fabricación y Validación-comprobación) hasta su expedición a cliente.

Para ello se aportará el Know-How necesario para la consecución de dicho proyecto,

así como los medios necesarios para la evaluación del producto desarrollado con

este proyecto.





126




El actual panorama de crisis económica en la que vivimos obliga a las empresas del

sector metal, referentes en el municipio de Gijón y de Asturias, a reinventarse día a

día para adaptarse a las nuevas necesidades del cliente en la que los costes,

respuesta a cliente y plazos de fabricación deben ser cada vez más ajustados.

Rodearse de herramientas tecnológicas que generen valor añadido y minimicen

estos problemas resulta el entorno perfecto de trabajo.

En la empresa actual, adquiere cada vez más importancia el control de gestión, dado

que los recursos son escasos, los procesos son complejos, y cada vez es más crítica

la información que se requiere para una correcta toma de decisiones. En un entorno

profesional, las TIC aportan herramientas específicas, qué, al incluirlas en el día a

día de la empresa, son unas excelentes aliadas para mejorar la gestión del trabajo.

Las Tecnologías de la Información y la Comunicación son aliadas de la eficacia

debido a que aportan a los usuarios herramientas específicas para la gestión del

tiempo y de la información. En definitiva, resulta fundamental contar con la

información oportuna para tomar las mejores decisiones en el momento adecuado.

En esta situación las nuevas Tecnologías de la Información son muy relevantes.

Permiten obtener, procesar y controlar mucha más información que los medios

manuales.

El presente proyecto pretende implementar una plataforma on-line que permita la

gestión y desarrollo de las diferentes etapas en el diseño-fabricación de un producto

industrial dando apoyo a los diferentes departamentos implicados hasta su entrega a

cliente. Además, se implementará como un entorno colaborativo que defina un feed-

back continuo entre los diferentes departamentos de la empresa combinando el

empleo tanto de las estaciones de trabajo habituales como el uso de dispositivos

móviles.

La Plataforma estará formada por seis módulos: Administrador (gestión de cuentas y

permisos de usuario y coordinación general de los diferentes módulos de la

Plataforma), Organizador (gestión del espacio reservado a cada Proyecto de

Ingeniería y de los documentos asignados a dicho Proyecto), Dibujo (acceso y

modificación a los documentos gráficos del Proyecto, inserción de elementos desde

las librerías gráficas desarrolladas para la Plataforma), Taller (acceso a la

documentación durante la fabricación del producto para notificar modificaciones en

ellos), Tester (mecanismos de evaluación de los resultados obtenidos durante los

Proyectos de Ingeniería, comunicación de incidencias y generación de informes) y

Seguimiento (Control y análisis de las diferentes etapas del Proyecto).

Los beneficios que se pretenden obtener con el desarrollo de esta Plataforma, aparte

de una posible comercialización del producto, son la reducción de tiempos en la

elaboración de los planos de producción, facilitar la coordinación entre personas,

optimizar los controles normativos y de calidad, así como mejorar los procesos de

disconformidades. De esta forma se lograría un ahorro de costes, un aumento de la

productividad y, por tanto, una mejora de la competitividad de la empresa.

En resumen, esta Plataforma pretende transformar la manera de trabajar y gestionar

recursos, agilizando las comunicaciones, sustentando el trabajo en equipo y

127


perfeccionando las etapas de diseño de un producto, todo ello a través de la

Integración informatizada de Ingeniería-Producción-Calidad.


La aplicación de herramientas TIC en la gestión de proyectos de ingeniería en la

empresa está en continua expansión pero como cualquier otro aspecto es susceptible

de mejora. En el caso de los Proyectos de Ingeniería se presenta el inconveniente

de tener que administrar información tanto documental (memorias, informes,

manuales, etc.) como gráfica (planos) lo cual dificulta la utilización de productos

comerciales de gestión documental que no estén orientados a este tipo de proyectos.

La Plataforma que se pretende implementar es una herramienta integral y

colaborativa que abarque a todos los departamentos que participan en los proyectos

de Ingeniería (Fases: Ofertas, Diseño, Desarrollo y validación) y que facilite la

coordinación entre ellos con la mayor rapidez y facilidad posible.

Además, el sistema implicaría la posibilidad de acceder a una gran cantidad de

factores a corto plazo, a la vez que de estar dotado de los elementos adecuados para

realizar cambios en el menor tiempo posible. Consecuentemente, se mejora el diseño

del flujo de información y del sistema de control de calidad de producción, ofreciendo

además una capacidad de respuesta inmediata, factores que mejoran el proceso de

fabricación.

La Plataforma colaborativa tendrá que tener la capacidad de dar el tratamiento

adecuado a cada uno de los elementos que habitualmente forman parte de un

Proyecto de Ingeniería. Deberá, por tanto, ser capaz de gestionar la información

documental y de facilitar herramientas que permita la conexión entre esos

documentos y los planos que forman parte habitualmente de dichos Proyectos. Para

ello se interconectará el sistema con el software comercial que utilice la empresa para

el desarrollo y modificación de los planos del producto. Además, se deberá permitir

acceder a la información tanto desde los puestos habituales de trabajo (ordenadores)

como desde dispositivos móviles (tablets, portátiles, etc.), lo cual facilitará la

comunicación con lugares remotos de forma cómoda, sencilla y con la mayor rapidez

posible.

Entre los problemas localizados en empresas a la de referencia con centros de

producción dispersos son:

Necesidad de automatización en la definición gráfica/documental de los proyectos sobre todo cuando éstos guardan similitudes así como en las labores cotidianas de inspección que al final se resume en cumplimentar fichas de manera manual para posteriormente volcarlas digitalmente a su formato definitivo posteriormente en la oficina.

Dificultades agilidad a la hora de toma de decisiones.

Poca adaptación al contexto socioeconómico actual que exige respuestas más rápidas a clientes.

Problemas de comunicación entre los diferentes centros de trabajo con continuos desplazamientos para resolución de problemas por indefiniciones y por consiguiente en la calidad final del producto (ejemplo: planos de revisiones no actualizadas).

128


Poco control de las obras en curso, dilatación de los plazos de entrega.

Control poco exhaustivo de personal, recursos disponibles tanto de maquinaria como disponibilidad de espacios en cada taller (ej. asignación de mejor trabajador en función de requisitos de cada obra, maquinaria en cada taller, revisiones de maquinaria, homologaciones de personal, etc.).

Intercambio de documentación necesaria por el proyecto de manera manual con la consiguiente posibilidad de pérdida (albaranes, documentación de personal, certificados de calidad, etc.)

El Área de Expresión Gráfica en la Ingeniería de la Universidad de Oviedo y la

empresa TUINSA NORTE S.A. han decidido colaborar para la realización de este

innovador proyecto ya que la experiencia profesional de la empresa garantiza un

correcto asesoramiento en la implementación de los diferentes elementos que serán

necesarios para un desarrollo adecuado de la Plataforma. Además, será necesario

analizar su integración en el proceso de realización de los Proyectos de Ingeniería

de una empresa, aspecto para el cual TUINSA facilitará sus instalaciones para probar

in situ el producto y evaluar las modificaciones y posibles mejoras que se detecte

durante su empleo.

2.3 Objetivos

Este proyecto plantea diseñar una Plataforma colaborativa instalada en un servidor

remoto a la que se pueda acceder desde diferentes medios (estaciones de trabajo,

dispositivos móviles) y que facilite la gestión y desarrollo de la documentación

necesaria en los Proyectos de Ingeniería de una empresa (documentos y planos), así

como dar el adecuado tratamiento a cada tipo de información que se está generando.

Por todo esto, tanto desde el Área de Expresión Gráfica en la Ingeniería como desde

la empresa TUINSA se ha propuesto desarrollar una aplicación que facilite la

realización de todas estas tareas con la mayor eficacia posible.

Los objetivos buscados en este proyecto serán los siguientes:

A. Desarrollar una Aplicación Interactiva en un entorno colaborativo que facilite el

proceso de realización de un Proyecto de Ingeniería empleando las oportunidades

que ofrecen actualmente las tecnologías de la comunicación y la información (TIC).

A.1. Definir la Base de Datos que soporte la Plataforma que se quiere desarrollar.

A.2. Desarrollar la estructura de la Plataforma informática para que aúne tanto la

gestión y administración de Proyectos de Ingeniería como la coordinación entre

Departamentos de la empresa (Módulo Administrador de la Plataforma).

A.3. Implementar las herramientas necesarias para generar los espacios de

control y seguimiento de los Proyectos de Ingeniería (Módulo Organizador de la

Plataforma).

A.4 Desarrollar las herramientas que se integrarán en las aplicaciones

comerciales de Dibujo Asistido por Computador que utiliza la empresa para la

realización de los planos del Proyecto (Módulo de Dibujo de la Plataforma).

129


A.5. Generar aplicaciones que permitan la comunicación de los Departamentos

encargados del desarrollo de los productos con el resto de departamentos

participantes en el Proyecto de Ingeniería (Módulo Taller de la Plataforma).

A.6. Implementar herramientas para la evaluación y control de calidad de los

Proyectos de Ingeniería y su interconexión en el resto del proceso de realización

del mismo (Módulo Tester de la Plataforma).

A.7. Establecer mecanismos de seguimiento del estado actual de los Proyectos

de Ingeniería que se están desarrollando (Módulo Seguimiento de la Plataforma)

B. Analizar si el empleo de esta aplicación mejora la gestión y administración de los

Proyectos de Ingeniería.

B.1. Analizar los resultados obtenidos con la integración de la Plataforma

colaborativa en el proceso de realización de un Proyecto de Ingeniería (tiempos,

productividad, etc.).

B.2. Analizar el grado de satisfacción con el uso de la Plataforma mediante la

evaluación del mismo.

B.3. Estudiar si favorece una mejor coordinación entre los departamentos

implicados en la realización de un Proyecto de Ingeniería.

B.4. Detectar cuáles son las condiciones de trabajo más adecuadas para

despertar el interés y motivar el empleo de esta aplicación.

B.5. Examinar si permite la puesta en marcha de medidas estratégicas para la

mejora de la realización de un Proyecto de Ingeniería.

C. Dar a conocer esta experiencia para futuras acciones relacionadas con este

proyecto (comunicaciones, artículos, Tesis doctorales, futuras ampliaciones del

proyecto, etc.).

2.4 Metodología

El software que se pretende implementar en este proyecto será desarrollado en el

área de Expresión Gráfica en la Ingeniería de la Universidad de Oviedo y será

integrado posteriormente en el desarrollo de proyectos de ingeniería en TUINSA para

comprobar su funcionamiento y someterlo a una evaluación con el fin de analizar los

aciertos y fallos del sistema de gestión desarrollado y de esta forma realizar las

adaptaciones posteriores necesarias.

Asimismo, TUINSA designará un responsable de proyecto que establecerá desde el

primer momento, una comunicación continua y constante con los encargados de

proyecto con el objetivo de establecer, definir y establecer aquellos elementos que

pueda considerarse que sean los necesarios para lograr un mejor aprovechamiento

de la Plataforma. En esta comunicación participarán todos los Departamentos de

TUINSA implicados en las etapas de realización de un Proyecto a través de la

persona asignada a tal efecto, tal y como se puede observar en la Figura 1.

La Plataforma colaborativa permitirá por, por tanto, administrar y gestionar toda la

documentación que integra un Proyecto de Ingeniería. Para ello, estará organizado

en varios módulos:

130


ADMINISTRADOR: Se encargará de gestionar las cuentas de usuario y sus permisos, crear y administrar las librerías de dispositivos gráficos disponibles en la plataforma y las plantillas automatizadas, definir a cuáles se accede en cada caso, generar informes sobre el uso de la Plataforma y garantizar el control de accesos (a qué proyectos accede cada usuario y qué permisos se les da en cada uno de ellos).

ORGANIZADOR: Es el encargado de habilitar un espacio donde alojar los documentos de cada proyecto y definir qué documentos necesitará, gestionar las versiones anteriores almacenadas de cada documento, controlar quién está usando cada uno de ellos así como los bloqueos a la modificación de éstos que haya solicitado cada usuario. También se encargará del seguimiento de las etapas del proyecto (y de cada uno de sus documentos).

DIBUJO: Este módulo se integraría con el software comercial de Dibujo Asistido por Computador que se esté utilizando para la definición de los planos del producto de forma paramétrica en función de productos-tipo que oferta actualmente la empresa y a través del uso de librerías para su total definición de forma fácil y rápida. Permitirá las siguientes funciones: Comunicación en tiempo real con la Base de Datos de la Plataforma, acceso a los documentos gráficos del proyecto, bloqueo de los documentos que se estén utilizando en cada momento para evitar modificaciones imprevistas, inserción de los bloques almacenados en las librerías gráfica desarrolladas para la Plataforma (búsqueda mediante parámetros de los dispositivos idóneos en cada caso), ajuste de los dispositivos a las características del plano en el que se integra, así como gestionar la aprobación y revisión de estos planos para su fabricación (teniendo en cuenta que cada persona puede estar en puntos remotos). Esta base de datos estará abierta a la inserción de nuevos elementos gráficos de forma que pueda ampliarse-aplicarse a nuevos productos.

TALLER: Los responsables de la fabricación del producto podrán conectarse desde un equipo o un dispositivo móvil a la Plataforma para tener acceso a la documentación de proyecto vigente así como especificar las incidencias durante la fabricación indicando posibles modificaciones en las especificaciones técnicas del producto, indefiniciones, (documentales o gráficas), etc. de tal forma que se cree un Feed-Back continuo entre el departamento de ingeniería y el de producción.

TESTER: El servicio de calidad de la empresa, a través de la Plataforma, evaluará el producto de acuerdo a los criterios de la propia empresa y cliente de modo que todo lo proyectado quede de acuerdo al producto finalizado. Se podrán realizar informes online sobre los resultados obtenidos, se indicarán o sugerirán las posibles mejoras sobre los planos del producto, los listados actualizados de operarios donde se reflejen homologaciones, etc.

SEGUIMIENTO: Resulta imprescindible igualmente tener controlados en todo momento los proyectos y su nivel de consecución, fechas de entrega, lugar en el que se están realizando los diferentes trabajos, etc. tanto en la fase de oferta como de ejecución. Es imprescindible tener igualmente controlado al personal que va a trabajar teniendo al día toda la información documental del trabajador tales como homologaciones habilitadas de soldadura para cada uno de ellos, fechas de expiración, reconocimientos anuales, etc.

131


Figura 1: Plataforma colaborativa Online.


Los resultados directos esperables que se pretenden obtener con el desarrollo de

esta Plataforma, aparte de una posible comercialización de este producto, son:

132


Reducción de tiempos en la elaboración del diseño plasmado en cálculos, memorias y planos de fabricación.

Disponibilidad documental de proyecto desde cualquier punto con conexión internet en función de permisos de entrada al sistema.

Crear líneas de comunicación entre los diferentes puntos de producción e ingeniería de tal forma que cualquier error se detecte en el menor tiempo posible y se ponga en común con los servicios de ingeniería.

Optimizar los controles normativos, calidad, medioambiente y seguridad-salud mediante la mecanización de los mismos.

Control total de avance de proyecto tanto a nivel de oferta como documental, localización de cada uno de los trabajos en función de los diferentes puntos de fabricación.

Control de los trabajadores según los requisitos de obra, de tal forma que se pueda asignar mejor a los trabajadores así como tener al día la documentación personal relacionada: exámenes de homologación, revisiones médicas, etc.

Control de los espacios disponibles para nueva obra así de las máquinas/herramientas disponibles en cada centro de trabajo.

Mejora de capacidad de respuesta a cliente ante modificaciones de proyecto y ayuda a la toma rápida de decisiones.

De esta forma se lograría un ahorro de costes, un aumento de la productividad y, por

tanto, una mejora de la competitividad de la empresa. Se pretende que este gestor

de proyectos pueda llegar a integrarse con otros sistemas de gestión de la empresa.


Se establecerán dos grupos de trabajo para el desarrollo y supervisión de las

diferentes tareas programadas y se efectuarán reuniones periódicas de seguimiento

en las que se analizará la situación actual del proyecto y las acciones futuras a seguir

para el adecuado cumplimiento de las tareas previstas. Todas esas tareas a realizar

pueden agruparse en los dos bloques que se describen a continuación.

BLOQUE 1

En este bloque se procederá a la constitución del grupo de trabajo y puesta en

marcha del proyecto y al desarrollo de los diferentes módulos de los que constará

la Plataforma colaborativa.

Tarea 1: Constitución del Grupo

133


La primera actividad a realizar en este proyecto consiste en la constitución

formal del grupo de trabajo, la asignación de tareas y la elaboración de

criterios comunes de diseño y estructura para la implementación de los

diferentes módulos de los que constará la Plataforma colaborativa.

Tarea 2: Definición de la Base de Datos

Una Base de Datos robusta que soporte y facilite ágilmente la información

necesaria en cada momento es un elemento muy importante en este proyecto.

Con esta tarea se pretende sentar las bases desde donde se implementarán

los diferentes módulos que formarán la Plataforma.

Tarea 3: Diseño del Módulo de Administración de la Plataforma

Con esta tarea se pretende la creación de un módulo que permita la gestión

de usuarios de la Plataforma, el control de los permisos de acceso de dichos

usuarios y la administración de los elementos de coordinación entre los

diferentes Departamentos que participan en los Proyectos de Ingeniería.

Tarea 4: Diseño del Módulo de Organización de la Plataforma

Esta tarea consiste en el desarrollo de las herramientas que permitan

gestionar los espacios reservados en la Plataforma para un Proyecto de

Ingeniería así como los documentos asignados a dicho Proyecto. Asimismo,

este módulo deberá controlar los permisos de acceso a cada uno de esos

documentos para evitar modificaciones imprevistas durante su elaboración.

Tarea 5: Diseño del Módulo de Dibujo de la Plataforma

Esta tarea consiste en el desarrollo de pluggins que serán instalados en el

Software comercial de Dibujo Asistido por Computador que utilice

habitualmente la empresa y que permitirá el acceso a los documentos gráficos

del Proyecto, su modificación cuando sea necesario y el uso de las librerías

gráficas almacenadas en la Plataforma Colaborativa para la elaboración de

planos.

Tarea 6: Diseño del Módulo Taller de la Plataforma

Con esta tarea se pretende desarrollar una herramienta que permita acceder

a la documentación del Proyecto, indicar las modificaciones a realizar en las

especificaciones técnicas y facilitar la comunicación con el resto de

Departamentos participantes en dicho Proyecto. Estas acciones deberán

poder realizarse independientemente del lugar desde donde se accede

(Computador del puesto de trabajo o dispositivos móviles).

Tarea 7: Diseño del módulo Tester de la Plataforma

Esta tarea debe implementar mecanismos de evaluación de los productos

resultado del Proyecto de Ingeniería, de anotación de las posibles mejoras a

realizar y de generación de informes sobre los resultados obtenidos tras las

revisiones efectuadas que deberán comunicarse al resto de Departamento

implicados.

Tarea 8: Diseño del Módulo de Seguimiento de la Plataforma

134


Con esta tarea se pretende desarrollar las herramientas de seguimiento de

las diferentes etapas de realización del Proyecto de Ingeniería, de análisis del

cumplimiento de los plazos establecidos así como la comunicación a todos

los departamentos implicados de la modificación del calendario previsto.

SEGUNDO BLOQUE

En este bloque se procederá a “llenar de contenidos” la aplicación, así

como a optimizar y validar las herramientas desarrolladas.

Tarea 9: Carga de datos

Una vez completada la implementación de la Plataforma, será necesario dotar

de unos datos iniciales a cada uno de los módulos diseñados, lo cual permitirá

su posterior evaluación.

Tarea 10: Evaluación del Planificador

La Plataforma colaborativa creada con este proyecto deberá ser probada en

una experiencia real durante la realización de los Proyectos de Ingeniería de

la empresa. Para ello se integrará dentro de la estructura organizativa que

actualmente utiliza TUINSA NORTE S.A. con el objeto de analizar las ventajas

e inconvenientes derivadas de su empleo. Además, con el propio uso de la

aplicación pueden surgir situaciones que hagan necesario plantearse la

modificación de alguna de las funciones previstas en la aplicación, facilitando

la búsqueda de soluciones más efectivas gracias a la información obtenida

durante la experiencia.

Tarea 11: Optimización de la Plataforma colaborativa

Es habitual que durante la implantación de la Plataforma en la estructura

organizativa de la empresa se detecten errores en el Sistema que deben ser

corregidos. Por tanto, se deberá proceder a la depuración de las herramientas

creadas con la intención de optimizarlas y mejorarlas en función de las

incidencias localizadas con su empleo.

Tarea 12: Análisis de los resultados

La penúltima etapa de la investigación es la recopilación de todos los datos

almacenados durante el desarrollo de esta experiencia y su posterior análisis

estadístico para la obtención de resultados. De su estudio se obtendrán las

conclusiones del proyecto realizado.

Tarea 13: Difusión de los resultados

Finalmente, una vez analizados los datos obtenidos durante la realización de

este proyecto se procede a la difusión de sus resultados a través de los

medios oportunos.

135


La distribución temporal de todas las tareas indicadas se muestra en el cronograma

de la Figura 2.

Tarea Ene

2014

Feb

2014

Mar

2014

Abr

2014

May

2014

Jun

2014

Jul

2014

Ago

2014

Sep

2014

Oct

2014

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

Figura 2. Distribución temporal de las tareas

Para la asignación de tareas, se van a constituir dos grupos de trabajo claramente

definidos:

El Grupo de Diseño, es decir, los encargados de diseñar e implementar la Plataforma Web mediante herramientas informáticas. Las tareas inicialmente asignadas a este grupo serán las siguientes: 3, 4, 5, 6, 7, 8 Y 11.

El Grupo de Evaluación y Carga de Contenidos, es decir, los encargados de preparar e incorporar los datos a la aplicación, así como de evaluar su empleo durante las etapas de diseño para una optimización del mismo. Las tareas inicialmente asignadas a este grupo serán las siguientes: 9 y 10.

Las tareas 1, 2, 12 y 13 se realizarán conjuntamente por todos los componentes del

Grupo Investigador. De todas maneras, se pretende que todos ellos participen

activamente en cada una de las actividades planificadas (asignadas o no) y en la

toma de decisiones de las mismas.

El becario de investigación nombrado para este proyecto se integraría en el Grupo

de Diseño con la función de colaborar en el diseño e implementación de la Plataforma

Colaborativa objeto de este proyecto.


136


Se pretende difundir el producto obtenido en los congresos, convenciones y ferias

adecuados a esta temática, así como con la preparación de artículos científicos en

los cuales se pueda describir los resultados obtenidos con el desarrollo y puesta en

práctica de esta Plataforma y sus posibles líneas de expansión. También se

estudiarán posibles Tesis Doctorales que puedan surgir a la sombra de este proyecto.

Gracias a la colaboración en este proyecto con TUINSA NORTE S.A. se pretende

crear vínculos de trabajo más estrechos con esta empresa y que se mantengan en

un futuro con otros posibles proyectos de investigación que se puedan realizar

conjuntamente con la Universidad de Oviedo.

Asimismo, en función de los resultados obtenidos, se intentará una comercialización

de este producto, para lo cual se establecerán los pasos necesarios para lograrlo.


Gastos


Gastos

TOTAL

GASTOS

Becario 4.500 €

Justificación: Será necesaria la participación de un becario que participe estrechamente

junto al resto del personal investigador en el desarrollo de la Plataforma colaborativa objeto

de este proyecto, tanto en la creación de la Base de Datos robusta que soporte el sistema

como en la implementación de los diferentes módulos en los que se pretende estructurar la

aplicación.

4. AYUDA SOLICITADA


4.500 €

5. AYUDA CONCEDIDA


2.265 €

137



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PROYECTO Nº 14


Título: Estudio, cálculo y desarrollo de puentes modulares. Investigador responsable: Juan José del Coz Díaz Tfno: 98 518 2042 E-mail: [email protected] Otros investigadores: Alfonso Lozano Martínez-Luengas, Mar Alonso Martínez, Antonio Navarro Manso, Felipe Pedro Álvarez Rabanal Empresas o instituciones colaboradoras. AST INGENIERIA S.L., ubicada en el Parque científico y Tecnológico de Gijón, es una sociedad de ingeniería, que centra su actividad en el desarrollo de proyectos mediante el uso de las tecnologías de simulación, con una clara orientación a la resolución de problemas industriales y la toma de decisiones de carácter marcadamente técnico, por lo que la participación en el presente proyecto se considera muy importante, al tener en cuenta fenómenos estructurales no lineales, de abolladura y pandeo que sobre diferentes componentes y materiales, lo que permitirá abordar el estudio de otros elementos estructurales más complejos con eficiencia. La colaboración con el presente proyecto se centrará en el asesoramiento y apoyo en todas las tareas de simulación que tengan que ser puestas en práctica para la consecución de los objetivos propuestos. MODULTEC Modular Systems S.A. sita en el Polígono Industrial de Porceyo (Gijón), es una empresa que desarrolla proyectos de construcción y edificación industrializada, siguiendo un proceso de fabricación de edificios divididos en módulos autoportantes, que se ensamblan tanto horizontal como verticalmente hasta conformar una estructura concebida como un mecano, con los interiores totalmente equipados y terminados, y que se transporta hasta el terreno sobre el que se edificará. En todas estas estructuras, el uso de componentes estructurales de pared delgada resulta imprescindible, por lo que el interés del proyecto que se presenta es muy elevado. La colaboración de esta empresa estará dirigida hacia la recomendación de las secciones y solicitaciones que sus componentes deben ser capaces de soportar en servicio, y prestará asistencia técnica en el caso de tener que llevar a cabo ensayos de alguno de estos componentes. La empresa OTA Ingeniería SL, con sede social en Gijón, posee una importante experiencia en el montaje de estructuras y realización de ensayos. Nuestro grupo de investigación lleva colaborando con esta empresa desde el año 2005, y en este proyecto esta empresa colaboraría estrechamente con el equipo investigador en la realización de ensayos de laboratorio, así como en el suministro de las piezas necesarias para la elaboración de prototipos a escala y el ensayo y análisis en nuestros laboratorios de la EPI de Gijón. Ingeniería Acústica IA3, con sede en el Parque científico y Tecnológico de Gijón, es un estudio de ingeniería que entra su actividad en el estudio, medida y control del ruido, así como en el estudio y análisis de vibraciones, desarrollando servicios en diferentes áreas de la acústica y las vibraciones. En las estructuras de puentes


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modulares el control de las vibraciones debidas al paso de vehículos es de suma importancia en el diseño de los mismos, por lo que el interés de la empresa es muy elevado. La colaboración de esta empresa será en el estudio de las citadas vibraciones sobre modelos a escala de alguno de los puentes desarrollados, con el fin de detectar y prevenir problemas en su vida en servicio. Por otra parte, la Agrupación Empresarial para la Industrialización de la Construcción en Asturias AIC muestra su apoyo a la realización del proyecto, participando en la recomendación de secciones y solicitaciones, y también prestará asistencia técnica en el caso de ensayos sobre componentes. Finalmente, el Club Asturiano de la Innovación – Innovasturias, también muestra su apoyo a la ejecución de éste proyecto y plantea su colaboración dirigida a acciones de divulgación de resultados.



El proyecto que se presenta para su financiación pretende estudiar, calcular y desarrollar puentes modulares elaborados en diferentes materiales, tales como perfiles laminados y chapas plegadas de acero, así como en aluminio estructural. La creación de puentes metálicos modulares se desarrolló en la década de 1940, con el diseño de los puentes Bailey inventados por los ingleses, durante la Segunda Guerra Mundial para el paso de vehículos militares, los cuales eran montados en corto tiempo y reutilizables. En éstos últimos años éstos puentes han tenido un buen nicho de mercado en los países en vías de desarrollo, tales como los Latinoamericanos, y han ayudado al desarrollo social de diferentes comunidades en la creación de vías de acceso, principalmente a través de donaciones internacionales e inversiones de Gobiernos locales, por su factibilidad técnica y económica frente a otras soluciones más costosas de puentes (hormigón, etc.), lo que ha permitido atender a las necesidades de la población mejorar su calidad de vida. Existen puentes modulares que, en la actualidad, tienen más de 60 metros de vano por los que transitan más de 600.000 personas al día. Es preciso apuntar que las carreteras de un país son las infraestructuras más importantes en su desarrollo económico y social, ya que a través de éstas se realiza la comunicación terrestre. Por tanto, la aplicación de puentes modulares es un complemento primordial en ellas. Aún, cuando, por su longitud, los puentes representan una porción pequeña de la red de carreteras, constituyen eslabones viales vitales, que garantizan su continuidad y permiten un ahorro muy importante en el trazado de las carreteras. Hasta el momento, los puentes metálicos modulares eran estructuras de acero formadas por un conjunto de paneles que se unen mediante tornillos o eslabones. Para conseguir diferentes resistencias estructurales se colocan en filas simples, dobles o triples, en el plano horizontal, y en la misma forma en el plano vertical, de acuerdo con los requerimientos de longitud y capacidad soportante. Son montados en tiempos cortos, sobre acantilados profundos, estructuras de paso dañadas, ríos o vaguadas, como puentes económicos o en emergencias con el fin de habilitar el paso de vehículos, adaptando su apoyo a las bases existentes de la vía interrumpida o sobre estribos diseñados para su colocación. 2.2 Justificación e interés

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La justificación e interés del presente proyecto, en cuanto a los beneficios inmediatos potencialmente generables para el Municipio de Gijón, serían los siguientes:

- Permitiría a varias empresas locales comercializar un producto con clara vocación exportadora que en la actualidad es demandado en varios lugares del mundo, en especial Sudamérica.

- Por supuesto, la fabricación y, previsiblemente el montaje, permitirían aprovechar el potencial industrial de nuestra región y, por ende, la de nuestro municipio, en donde existen gran número de talleres metálicos y de calderería que serían capaces de fabricar el puente modular desarrollado.

- La exportación de éste producto también permitiría un aprovechamiento de las capacidades logísticas del Puerto de el Musel, por donde serían embarcadas en contenedores estas estructuras de puentes modulares.

Los motivos que nos han llevado a la propuesta de este proyecto pueden resumirse en:

o Existen empresas y organismos locales con interés en la comercialización del producto resultante.

o El grupo de investigación lleva años trabajando en el ámbito de la construcción industrializada, que este proyecto pretende aplicar al ámbito de los puentes.

o El grupo solicitante posee patentes internacionales relativas a un nuevo procedimiento de empuje de puentes, así como de un dispositivo modular para el empuje de los mismos (ver anexo), que han recibido el primer premio Nacional Arquímedes de Investigación en su edición del año 2012.

o El grupo solicitante posee publicaciones indexadas JCR en el ámbito del estudio de grandes estructuras, puentes y métodos de simulación y ensayo de los mismos.

Los beneficiarios del desarrollo del proyecto serían, tal y como se ha apuntado, algunas empresas locales interesadas en la comercialización del producto, así como el propio grupo de investigación GICONSIME que podría poner a prueba alguna de las patentes y procedimientos de montaje que posee, además de continuar con la línea de investigación en construcción industrializada y de simulación y ensayo. Es preciso indicar que el equipo solicitante lleva trabajando más de 10 años en el estudio de estructuras ligeras y construcción industrializada, y desde el año 2000 ha colaborado en el análisis de elementos estructurales metálicos de pared delgada, tanto desde el punto de vista teórico como práctico. No obstante, resulta necesario profundizar en el conocimiento del comportamiento estructural de este tipo de estructuras modulares, que hagan frente a los desafíos que los nuevos productos y proyectos exigen en un ámbito fuertemente competitivo como el actual. Asimismo, resulta necesaria la validación de los modelos numéricos desarrollados y estudiar de un modo preciso la influencia de los diferentes parámetros (espesor, relaciones geométricas, influencia del material empleado, solicitaciones, luces etc.) con el objeto de optimizar el producto y conocer sus limitaciones y comportamiento en servicio. Todos esos aspectos, unidos al interés claro de las empresas y entidades locales que patrocinan el estudio, nos han motivado para solicitar la financiación del presente proyecto. 2.3 Objetivos

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Los objetivos que se pretenden conseguir en este proyecto es el de diseñar puentes modulares para abarcar diferentes rangos de luces, comprendidas entre los 25 y 60 metros de vano, elaborados en diferentes materiales, tales como perfiles laminados y chapas plegadas de acero, así como en aluminio estructural.

Algunas de las tipologías que se estudiarán se presentan en la figura siguiente:

2.4 Metodología

La metodología que aplicaremos en este proyecto estará basada en la simulación numérica mediante elementos finitos y el ensayo sobre prototipos a escala. 2.5 Resultados esperables

Como resultados esperables más importantes apuntamos los siguientes:

El desarrollo de componentes industrializados metálicos de pared delgada para la construcción. Siendo éste un campo de investigación que posee muchas potencialidades, pues permite la industrialización de la construcción, con la consiguiente disminución de accidentes laborales, una mayor productividad y eficiencia energética, así como un control de calidad del producto acorde con las exigencias de los nuevos códigos de la construcción (CTE’s).

La validación de los modelos numéricos desarrollados y el estudio de la influencia de los diferentes parámetros (espesor, relaciones geométricas, composición del material empleado, solicitaciones, etc.) con el objeto de optimizar el producto y conocer sus limitaciones y comportamiento en servicio.

El diseño de varios modelos de puentes modulares para salvar vanos de hasta 60 metros, elaborados en diferentes materiales (perfiles laminados y chapas plegadas de acero, así como en aluminio estructural), que puedan ser comercializados por las empresas locales.


La duración del proyecto será de un año, siendo las labores a realizar por el becario las que se indican a continuación:

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Estudio de modelos de puentes para soportar vanos comprendidos entre 25 y 60 m. En este apartado el becario deberá de desarrollar y completar los modelos de elementos finitos y estudiar las variables del problema para su mejor comportamiento en servicio. Duración: dos meses.

Análisis de modelos optimizados de puentes de vanos de hasta 25 metros de luz, para soportar niveles de carga vertical de acuerdo al código de carreteras y materiales de chapa delgada, perfil laminado y aluminio estructural. Duración dos meses.

Cálculo de modelos optimizados de puentes de vanos de hasta 60 metros de luz, para soportar niveles de carga vertical de acuerdo al código de carreteras y materiales de chapa delgada, perfil laminado y aluminio estructural. Duración tres meses

Estudio paramétrico de las variables influyentes en el comportamiento estructural de los puentes, tales como: espesor del perfil, canto del puente, relación anchura-altura, dimensiones del vano, etc. En este apartado el becario, con ayuda del resto del equipo investigador, deberá realizar el diseño de experimentos

(DOE) que nos permita estudiar la influencia de cada parámetro en el comportamiento en servicio del componente estructural, con el fin de cubrir todos los casos posibles que se puedan producir en su vida útil.

Duración: tres meses.

Validación experimental. En base a los ensayos realizados por las empresas, así como la bibliografía existente, se validarán los modelos numéricos desarrollados en el ámbito del presente proyecto de investigación. El becario colaborará en ambos apartados. Duración: un mes.

Informe final y estudio de la estandarización del producto en series de trabajo, para los casos más frecuentes. Duración: un mes.


El plan de divulgación de resultados comprende:

Publicación en revistas internacionales indexadas, con mención expresa al proyecto financiador

Asistencia a congresos y jornadas de divulgación

Publicación y divulgación en la página web del grupo (http://constru-9.edv.uniovi.es)

Posible patentabilidad de resultados En actividades de proyectos anteriores financiados con el IUTA, ya se han llevado a cabo la totalidad de las actividades que se indican: Publicaciones en revistas indexadas, con mención expresa a las ayudas y proyectos concedidos:

http://constru-9.edv.uniovi.es/

http://constru-9.edv.uniovi.es/

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1. J.J. del Coz Díaz, P.J. García Nieto, F.P. Álvarez Rabanal, M. Alonso-Fernández, J. Domínguez-Hernández and J.M. Pérez-Bella “The use of response surface methodology to improve the thermal transmittance of lightweight concrete hollow bricks by FEM”. Construction and Building Materials, accepted, in press, doi:10.1016/j.conbuildmat.2013.11.056.

2. Osman Gencel, Juan José del Coz Díaz, Mucahit Sutcu, Fuat Koksal, F.P.

Álvarez Rabanal, Gonzalo Martínez-Barrera and Witold Brostow. “Properties of gypsum composites containing vermiculite and polypropylene fibers: Numerical and experimental results”. Energy and Buildings, accepted, in press, doi:10.1016/j.enbuild.2013.11.047.

3. Mar Alonso Martínez, Juan José del Coz Díaz Antonio Navarro Manso and

Daniel Castro Fresno. “Bridgestructure interaction analysis of a new bidirectional and continuous launching bridge mechanism”. Engineering Structures, accepted, in press, doi: 10.1016/j.engstruct.2013.10.039.

4. J.J. del Coz Díaz, P.J. García Nieto, J.A. Vilán Vilán, F.P. Álvarez Rabanal, A.

Navarro-Manso, M. Alonso- Martínez. “Nonlinear analysis of the pressure field in industrial buildings with curved metallic roofs due to the wind effect by FEM”. Applied Mathematics and Computation, Volume 221, September 2013, Pages 202–213.

5. Juan José del Coz Díaz, José M. Adam, Alfonso Lozano Martínez-Luengas

and Felipe Pedro Álvarez Rabanal. “Collapse of a masonry wall in an industrial building: diagnosis by numerical modeling”. Journal of Performance of Constructed Facilities, Volume 27 Number 1, January/February 2013, Pages 65–76.

6. J.J. del Coz Díaz, F.P. Álvarez Rabanal, P.J. García Nieto, J. Roces-García,

A. Alonso-Estébanez. “Nonlinear buckling and failure analysis of a self-weighted metallic roof with and without skylights by FEM”. Engineering Failure Analysis, Volume 26, August 2012, Pages 65-80.

7. J.J. del Coz Díaz, M.A. Serrano López, C. López-Colina Pérez, F.P. Álvarez

Rabanal. “Effect of the vent hole geometry and welding on the static strength of galvanized RHS K-joints by FEM and DOE”. Engineering Structures, Volume 41, March 2012, Pages 218-233.

8. J.J. del Coz Díaz, P.J. García Nieto, F.P. Álvarez Rabanal, A. Lozano

Martínez-Luengas. “Optimization based on design of experiments (DOE) using finite element model (FEM) analysis applied to retrofitting the church of Baldornon, Spain”. International Journal of Architectural Heritage, Volume 6, January 2012, Pages 436-451.

9. J.J. del Coz Díaz, A. Lozano Martínez-Luengas, J.M. Adam, A. Martín

Rodríguez. “Non-linear hygrothermal failure analysis of an external clay brick wall by FEM – A case study”. Construction and Building Materials, Volume 25, Issue 12, December 2011, Pages 4454–4464.

10. J.J. del Coz Díaz, P.J. García Nieto, J.A. Vilán Vilán, J.L. Suárez Sierra. “Non-

linear analysis and calculation of the performance of a shelving protection system by FEM”. Applied Mathematics and Computation, Volume 218, Issue 6, November 2011, Pages 2365–2376.

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11. J.J. del Coz Díaz, P.J. García Nieto, F.P. Álvarez Rabanal, A. Lozano Martínez-Luengas. “Design and shape optimization of a new type of hollow concrete masonry block using the finite element method”. Engineering Structures, Volume 33, Issue 1, January 2011, Pages 1-9.

12. J.J. del Coz Díaz, F.P. Álvarez Rabanal, P.J. García Nieto, M.A. Serrano

López. “Sound transmission loss analysis through a multilayer lightweight concrete hollow brick wall by FEM and experimental validation”. Building and Environment, Volume 45, Issue 11, November 2010, Pages 2373-2386.

13. Juan José del Coz Díaz, Paulino José García Nieto, Alfonso Lozano Martínez-

Luengas, María Placeres González Martínez. “Analysis and thermal optimization of an ecological ventilated self-weighted wood panel for roofs by FVM”. Meccanica (2010) 45: 619–634.

14. Juan José del Coz Díaz, Paulino José García Nieto, Felipe Pedro Álvarez

Rabanal, José Luis Suárez Sierra. “Optimization of an acoustic test chamber involving the fluid-structure interaction by FEM and experimental validation”. Meccanica (2010) 45: 705–722.

15. J.J. del Coz Díaz, P.J. García Nieto, A. Lozano Martínez-Luengas, J.L. Suárez

Sierra. “A study of the collapse of a WWII communications antenna using numerical simulations based on design of experiments by FEM”. Engineering Structures, Volume 32, Issue 7, July 2010, Pages 1792-1800.

Se ha publicado y divulgado a través de la página web del grupo, en los enlace de la página web: http://constru-9.edv.uniovi.es en el apartado de Proyectos de Investigación (Research Projects) con los siguientes enlaces: http://www.construccion.uniovi.es http://constru-9.edv.uniovi.es/moodle/course/category.php?id=8 http://156.35.33.118/web/giconsime PN- Estudio y optimización del comportamiento higro-térmico de bloques huecos de hormigón ligero IUTA: SV-13-GIJON-1.7, IUTA: SV-12-GIJON-1, IUTA: SV-11-GIJON-4 IUTA 09- Desarrollo de un componente de cimentación modular ligero de altas prestaciones Se ha patentado una lámina acústica de altas prestaciones Se han impartido cursos de interés para empresas de la región (Tuberías Industriales y de Gas) Se ha participado activamente en actividades de divulgación patrocinadas desde el IUTA, tales como:

Desayunos tecnológicos

La sostenibilidad en la construcción

http://www.construccion.uniovi.es/

http://constru-9.edv.uniovi.es/moodle/course/category.php?id=8

http://156.35.33.118/web/giconsime

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IUTA: SV-08-GIJON-3 Por consiguiente, consideramos que la labor divulgativa del grupo ha sido intensa y fructífera durante estos años de colaboración con el Instituto Universitario de Tecnología Industrial de Asturias, lo que unido al interés de las empresas patrocinadoras (OTA, Modultec Modular Systems, AST Ingeniería e IA3), todas ellas ubicadas en el concejo de Gijón, hacen que los beneficios inmediatos generados para el municipio son altos, con un alto contenido práctico y emprendedor, pues el producto que se pretende desarrollar encaja en la idea de Open Building y Construcción Industrializada, que puede significar una revolución importante en la forma de concebir nuevos edificios y estructuras, mucho más competitivas y sostenibles y que, además, son exportables a otros países.


Gastos


GASTOS

9.000 € 9.000 €




Gastos TOTAL

INGRESOS

OTA Ingeniería

4.000 € AST Ingeniería

IA3

4. AYUDA SOLICITADA


9.000 €

5. AYUDA CONCEDIDA


2.625 €

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4.1. proyectos de investigaciÓn 2014 - … 2014_0.pdf · 3 plan de actividades 2014 2. memoria...

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