Chemeneitor, el vehículo impulsado por reacciones química que compitió en Perú

Un grupo interdisciplinar de estudiantes de la Facultad de Minas de los programas de Ingeniería Química, Ingeniería Eléctrica e Ingeniería de Control diseñó y construyó un prototipo de vehículo que funciona mediante reacciones química en el marco de Procesa 2023.

Entre el 14 y 18 de agosto se desarrolló Procesa 2023: 5th AIChE Latin America Student Regional Conference en la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, Perú, un evento que según el profesor Alejandro Molina Ochoa del Departamento de Procesos y Energía, reunió cerca de 150 asistentes, entre estudiantes, investigadores y profesionales de Ingeniería Química y carreras afines de países como Colombia, Perú, Ecuador y Venezuela, en una semana académica donde se llevaron a cabo distintas conferencias, ponencias, talleres, espacios de networking y competencias sobre temáticas relevantes para ingenieras e ingenieros químicos.

Dentro de la programación de esta conferencia latinoamericana se realizó la competencia Chem-E-Car anual de AIChE (American Institute of Chemical Engineers), un concurso que tenía como objetivo diseñar y construir un pequeño vehículo impulsado por reacciones químicas controladas que pudiera recorrer determinada distancia y detenerse con precisión de forma autónoma, una competencia donde los equipos debían utilizar sus conocimientos químicos, de ingeniería y técnicos para crear sistemas de propulsión seguros y eficientes.

La Facultad de Minas de la UNAL sede Medellín compitió con su prototipo denominado ´Chemeneitor´ diseñado y construido por estudiantes, el cual obtuvo el primer puesto en la categoría póster y una 4ta posición en la competencia general, en una contienda que involucró a estudiantes universitarios de diferentes países de Suramérica.

Al respecto el profesor Molina Ochoa quien se desempeñó como advisor Chem-E-Car Medellín y Regional Safety Coordinator de Procesa 2023, explicó que cada año los equipos proponen dos grupos de reacciones químicas: (1) arranque: permiten que el carrito se mueva entre 15 y 30 m (la distancia se decide de forma aleatoria el día de la competencia) y (2) frenado: funciona como un reloj que garantiza que el carro frene lo más cerca posible de la distancia que se fija. "Se trata de una prueba que reta el ingenio de los estudiantes pues deben lograr que el vehículo complete la distancia asignada en menos de dos minutos y que pare exactamente en la meta definida. Los cálculos que garantizan el frenado cerca a la distancia se realizan una hora antes del comienzo de la competencia".

Maria Camila Castro Chamorro, estudiante de décimo semestre del programa de Ingeniería Química y quien participó en la competencia expresó que ´Chemeneitor´, contó con 4 partes sistemas fundamentales: arranque, frenado, mecánico y eléctrico y de control. "Esta experiencia fue una gran una oportunidad para que el grupo interdisciplinar de estudiantes de la Facultad de Minas desarrollaran habilidades de diseño, construcción y trabajo en equipo, además de relacionarse con otros estudiantes y profesionales en el campo de otros países y de poner en práctica los conocimientos teóricos de una manera divertida y emocionante", destacó la estudiante.

Para el docente, la participación en este tipo de eventos internacionales les permite a los estudiantes conocer otras culturas y, de esta forma, facilitar futuras interacciones con otros países durante su desempeño profesional. "La posibilidad de entender dónde viven, su idiosincrasia y como trabajan nuestros amigos latinoamericanos proporcionará en el futuro cuando sea necesario colaborar en otros ámbitos. La competencia Chem-E car es un claro ejemplo donde el aprendizaje basado en proyectos, brinda a los estudiantes el fortalecimiento de conceptos claves en ingeniería química como seguridad en procesos, estequiometría, diseño de experimentos y estadística. Dependiendo del diseño de cada equipo, que cambia cada año, se pueden abordar temas específicos como electroquímica, bioprocesos y termodinámica, además de habilidades claves en la formación de los ingenieros como el trabajo colaborativo, atención al detalle, habilidades de comunicación, innovación y creatividad, y pensamiento crítico".

Todos los componentes del vehículo deben, estando desarmados, caber en una caja de zapato (40 x 30 x 20 cm), el costo no puede ser superior a 12 millones de pesos colombianos y el equipo de la Facultad de Minas estaba conformado por estudiantes de Ingeniería Química quienes coordinan el proceso y se encargan de definir las reacciones, estudiantes de Ingeniería de Control e Ingeniería Eléctrica quienes diseñan todos los circuitos que controlan el apagado del vehículo, y estudiantes de Ingeniería Mecánica los cuales garantizan que el vehículo soporte de forma correcta y segura los químicos, además de que los equipos de control que deben velar porque se muevan en línea recta.

"El diseño del equipo se debe cambiar cada año, en el modelo 2023 se empleó una pila de Daniell en la cual reaccionan el zinc (sólido) y una solución de cobre para generar electrones y así suministrar energía eléctrica a un motor que, finalmente, impulsa el vehículo, en la implementación de la pila se extiende un reconocimiento al apoyo del profesor Carlos Ignacio Sánchez del Departamento de Procesos y Energía y también al Laboratorio de Termodinámica. Igualmente, el sistema de la celda se albergó en compartimientos que se construyeron en una impresora 3D en ácido poliláctico (PLA) y para la reacción de frenado se usó una reacción de reloj de yodo la cual forma un complejo que cambia de color. Mediante un fotosensor, el circuito se abre cuando la solución de yodo se vuelve oscura. El equipo debe determinar claramente cuál es la concentración de iodato de potasio que se debe agregar para que el cambio de color se dé cuando el vehículo alcance la línea de meta", manifestó el docente.

Para evitar cualquier incidente dentro de la competencia que pueda afectar la seguridad de los participantes o daños materiales a las instalaciones, el diseño del equipo cumple con estrictas medidas de seguridad que exigen el planteamiento de un "Engineering Design Package (EDP)" (carpeta de diseño de ingeniería) cinco semanas antes de la competencia. Este documento incluye todas las hojas de seguridad (Safety Data Sheets) de todos los compuestos químicos utilizados, un completo análisis de riesgos, una descripción una por una de las partes del carrito y una forma para evaluación de la seguridad. Se deben indicar, por ejemplo, cómo se van a disponer de los residuos químicos y que equipos de protección personal se deben usar en la preparación y durante la competencia.

Finalmente, el equipo que participó en la competencia además de Castro Chamorro quien fue la capitana del equipo, está integrado por Yakelin Hernández Gaviria, estudiante de Ingeniería Química; Juan Sebastián Torregrosa Palmett, estudiante de Ingeniería Eléctrica; Oscar Gonzáles Córdoba, estudiante de Ingeniería de Control y Wilson Alberto Salazar Guarín, estudiante de Ingeniería Química.