Mexicanos ganan competencia internacional de sistemas microelectromecánicos

Por segundo año consecutivo, estudiantes del Posgrado Interinstitucional en Ciencia y Tecnología del Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial (Cidesi) obtuvieron el primer lugar en el concurso internacional de diseño de sistemas microelectromecánicos (MEMS, por sus siglas en inglés), MEMS University Alliance Design Competition, organizado por MEMS University Alliance, en Albuquerque, Nuevo México, Estados Unidos.

El equipo que obtuvo el triunfo está conformado por los estudiantes Salatiel García Moreno, Samuel Martínez Dorantes, Javier López Morales, Marco Antonio García Morales y Humberto Jiménez Flores, con la asesoría de los investigadores Horacio Estrada Vázquez y Manuel Bandala Sánchez, que presentó el proyecto denominado El Zopilote: A motion-energy harvesting system, un dispositivo microelectromecánico capaz de colectar y almacenar energía mecánica proveniente de movimientos oscilatorios en un resorte espiral.

Al respecto, el estudiante Salatiel García Moreno destacó que el Cidesi ha participado exitosamente en otras ediciones de esta competencia y que en esta edición la idea fue participar con un proyecto más innovador que proyectara mucho más al área de MEMS de este centro de investigación.

“La idea era hacer un diseño similar al de los relojes mecánicos automáticos, estos tienen una masa que está girando cuando se mueve la muñeca, lo que genera que un resorte que está dentro del reloj se enrolle y con esto se origine energía para que funcione. Para nuestro proyecto diseñamos un mecanismo recolector de energía, de doble mariposa, para generar el movimiento de las alas y la cola de un zopilote, que es la parte visual del dispositivo”, explicó.

García Moreno destacó que el principal reto del diseño de este dispositivo microelectromecánico fue dar compatibilidad y acoplamiento a todos los mecanismos del engranaje en tan solo tres y media capas mecánicas.

“La otra parte del reto fue el escalamiento, si se toma algo que está diseñado a nivel macro, su minimización no puede ser de manera directa, es decir, si algo que mide 10 centímetros se diseña en 10 micras, el proceso no necesariamente va a ser el mismo porque los principios de la física no se comportan de manera lineal, por lo que se tienen que evaluar las ventajas y desventajas de minimizar un sistema que está a nivel macro y cómo se va a compensar al implementarlo en este tipo de procesos”, sostuvo.

Otro de los aspectos innovadores de este proyecto, de acuerdo con García Moreno, fue la compatibilidad en el diseño en lo referente al movimiento, que mediante un mecanismo de escape genera la energía para las alas del dispositivo.

“Este movimiento se transforma cuando se enrolla y desenrolla el resorte ubicado en la parte de en medio del dispositivo y que está controlado por el mecanismo de escape que es la parte que genera la energía para el movimiento de las alas. La otra parte importante, diseñada por Marco Antonio García Morales, es un mecanismo que desenrolla un cierto ángulo al resorte cuando hay demasiada fuerza almacenada. Hay muchos parámetros del resorte que se tienen que valorar para optimizar la energía que almacena sin la necesidad de demasiada fuerza para enrollarlo, llegar a un punto ideal fue un proceso complicado”, sostuvo.

Por su parte, el estudiante de posgrado del Cidesi, Samuel Martínez Dorantes, informó que en la competencia MEMS University Alliance Design Competition existen dos categorías, la educacional —que es donde este proyecto obtuvo el triunfo— y la de negocios, en las que, dijo, participan universidades mexicanas y de los Estados Unidos.

“En esta competencia participan instituciones como el Instituto Politécnico Nacional (IPN), unidad Ciudad Juárez, Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Universidad de Guanajuato, Universidad Veracruzana, aunque este año no participaron todos. En el caso de las extranjeras destacan la Universidad Tecnológica de Texas (Texas Tech University), la Universidad de Nuevo México, la Universidad de Utah, entre otras. Ganar esta competencia internacional implica que en México hay gente muy capaz, en lo que se refiere al diseño e investigación aplicada en este tipo de dispositivos”, indicó.

Un laboratorio especializado en MEMS

La utilización de MEMS en los procesos industriales está en crecimiento, es por ello que el Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial tiene el objetivo de consolidar un área de manufactura de estos dispositivos, de acuerdo con el gerente de MEMS del Cidesi, Manuel Bandala Sánchez.

“Estos dispositivos tienen aplicaciones en todos los sectores productivos e industriales, principalmente en el campo de sensores en equipos instrumentados que se utilizan en áreas como la electrónica, telefonía celular, automotriz, aeronáutica, electrodomésticos y los dispositivos utilizados en el sector médico. Ante esto, el director del Cidesi, doctor Jesús González Hernández, coincidió en la necesidad de crear un centro de manufactura de estos dispositivos”, aseguró.

Bandala Sánchez destacó que el principal impulsor del área de MEMS en el Cidesi es el investigador Horacio Estrada Vázquez, que desde hace varios años ha promovido, en diferentes instituciones, la importancia de que México incursione en el diseño de estos dispositivos.

“El doctor Horacio Estrada tiene mucha experiencia en el campo de los MEMS, estuvo trabajando en Estados Unidos y por decisión propia regresó a México para traer nuevas ideas y hacer más visible el campo de estos dispositivos. En el año 2009, a través del Fondo Institucional de Fomento Regional para el Desarrollo Científico, Tecnológico y de Innovación (Fordecyt) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) fue promotor del proyecto para formar la Red Nacional de Diseño y Desarrollo de Prototipos MEMS en el que se integraron varias universidades y centros de investigación del país”, apuntó.

Manuel Bandala Sánchez destacó que el proyecto del área de MEMS del Cidesi comprende tres etapas en las que se busca consolidarla como un laboratorio nacional.

“La primera etapa es la construcción de las instalaciones. El proceso de manufactura requiere de un cuarto limpio en donde la calidad sea más estricta. Este laboratorio va a tener dos clases de áreas, que son la clase 100 y la clase 1000 que se refieren al número de partículas de 0.1 micrómetros (µm) que pueden estar presentes en una unidad de volumen de aire. Para estas se requiere equipo como aire acondicionado, filtros, ventiladores y módulos donde se va a ir extrayendo el aire y hacerlo circular con un flujo laminar. Eso va a quedar listo este año”, abundó.

La siguiente etapa del proyecto, de acuerdo con el gerente de MEMS del Cidesi, es el equipamiento del laboratorio para el micromaquinado de superficies, caracterización, mediciones, comprobaciones; mientras que la tercera fase consistirá en contar con la infraestructura para poder entregar dispositivos con aplicaciones reales en industria, academia o investigación.

“Nosotros esperamos tener las tres fases completas de este laboratorio a finales del 2017. Ya tuvimos acercamientos de empresas interesadas en esta tecnología, una de ellas es del sector de electrodomésticos que busca implementar MEMS en sus refrigeradores. La otra son los aeropuertos, que buscan instrumentar sus sistemas de dispensarios de turbosina, lo que es muy importante para toda la industria aeronáutica”, finalizó.

Con información de Agencia Informativa CONACyT