La patente pionera en el desarrollo científico y tecnológico de la UAEH

La Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (UAEH) obtuvo su primer título de patente de la mano de Alejandro Morales Peñaloza, profesor investigador de tiempo completo en la Escuela Superior de Apan (ESAp), en el año 2015, con la “Invención de un motor eléctrico lineal de configuración adaptable”, bajo el número de título MX 334310.

Para conocer más sobre el primer paso que marcó el camino hacia el desarrollo tecnológico desde las aulas de la máxima casa de estudios del estado de Hidalgo y que impulsó la generación de nuevos productos y procesos que faciliten la vida cotidiana de la sociedad, entrevistamos al inventor Garza para el número de julio de la Gaceta UAEH, para conocer más sobre ésta y más invenciones.

La patente que abrió el camino

Los primeros registros de autos eléctricos en el mundo, datan de 1832 y 1839 con los modelos desarrollados por el inventor escocés Robert Anderson, pero la principal limitante, en aquel entonces, era la duración de la batería. No fue hasta después de 1881, con Camille Faure, que se logró aumentar la capacidad de carga de las pilas, aunque aún persistían otras problemáticas como prestaciones limitadas, poca autonomía y tiempos de recarga muy largos.

En la década de los noventa, la empresa General Motors introdujo al mercado los primeros modelos eléctricos. Con el paso del tiempo y la constante presión social de encontrar alternativas que permitan bajar las emisiones de contaminantes del planeta, los autos eléctricos e híbridos han ganado más popularidad y una mayor aprobación para su uso.

Se considera que a corto plazo, los autos híbridos son una mejor opción tecnológica, ya que se pueden ofertar a precios razonables con las mismas prestaciones que un auto de combustión. Este tipo de carros utilizan un pequeño motor de combustión interna para alimentar un generador de corriente, el cual a su vez carga un conjunto de baterías, sin embargo, la tracción se genera por medio de un motor eléctrico. Esta configuración permite que el motor de combustión trabaje todo el tiempo a velocidad constante, por lo que se puede optimizar para minimizar las emisiones contaminantes.

Alejandro Morales Peñaloza, profesor investigador de la UAEH.

Hasta ahora, los motores eléctricos para servicio automotriz tienen marcadas dos tendencias, por un lado, motores centrales muy potentes que requieren de transmisión y flecha para transferir la tracción a las ruedas, pero también están los motores ligeros empotrados directamente a las ruedas.

A partir de estas tendencias en autos eléctricos, el doctor Alejandro desarrolló un motor eléctrico lineal capaz de adaptarse para inducir un movimiento de rotación o de traslación, el cual se encuentra compuesto por una bobina o devanado de forma cilíndrica o elíptica, que a su vez está conformado por módulos independientes que se van ensamblando a voluntad.

En el prototipo de motor propuesto se corta el devanado y se introduce un arreglo de imanes con la misma topología del devanado. Mientras que el soporte mecánico de dichos imanes, atraviesa el devanado por el corte antes mencionado y completa la continuidad del devanado.

Otras características de la invención, es que solo se activa la parte del devanado que se encuentra cerca al imán y la zona activa migra con éste; no existe eje central o flecha de rotación, por lo que el peso del auto no es soportado directamente por el rin; el torque es proporcional al diámetro del rin lo que permite reducir la alimentación de corriente sin reducir prestaciones; permite operar como freno regenerativo.

De acuerdo con el inventor Garza, la ventaja de los motores eléctricos es que disminuyen las emisiones de dióxido de carbono, pues se mantiene una velocidad constante. Debido a que las oscilaciones de velocidad provocan un mayor número de contaminantes.

“Cuando vas a tu verificación, te hacen una prueba de desaceleración y otra en arranque. Las de arranque casi siempre duplican las emisiones de contaminantes en comparación con las de ralentizar”, declaró.

Configuración del motor eléctrico propuesto en la patente MX 334310.

“Motor eléctrico para servicio automotriz empotrable a la rueda”

A raíz de la primera patente, comenzaron los trabajos para conseguir una segunda patente para la ESAp, invención que quedó registrada bajo el título MX 400211 “Motor eléctrico para servicio automotriz empotrable a la rueda”, misma que se solicitó el 04 de julio de 2018 ante el Instituto Mexicano de Propiedad Intelectual (IMPI) y que se otorgó el 08 de febrero de 2024 con una vigencia de 20 años.

La idea se refiere a un motor eléctrico empotrado directamente a la rueda, carente de flecha o eje central, con el estator y devanado dispuestos a lo largo del rin. Un arreglo de imanes es habilitado en el núcleo del devanado en forma circular, con espacios angulares predeterminados, dando lugar esencialmente a un motor de impulso lineal, que también tiene la función de freno regenerativo y generador de corriente.

El devanado es flexionado para formar un toroide, es decir la forma hueca de una dona o un anillo, pero sin cerrarse, permitiendo la transferencia del impulso magnético generado en el interior hacia el exterior del toroide, mediante una extensión del soporte de los imanes. El soporte mecánico externo es fijado al rin mediante tornillos. El motor en cuestión se caracteriza porque no existe eje central, el par generado es proporcional al diámetro del rin, a la densidad de espiras y al número de imanes.

La patente más reciente

La Escuela Superior de Apan cuenta con la Licenciatura en Ingeniería en Tecnología del Frío, programa educativo, en el cual, Alejandro Morales Peñaloza funge como docente. Es al interior de estas aulas en donde nace la tercera patente bajo el título MX 411045 denominada “Sistema de refrigeración con tres circuitos de fluido independientes”, presentada el 14 de diciembre de 2018 y aceptada el 29 de febrero de este año, la cual cuenta con una vigencia hasta el 2038.

Morales Peñaloza nos explica que su invención se refiere a un sistema de refrigeración que consta de tres circuitos de fluidos independientes: el circuito de gas de trabajo, el circuito del condensador y el circuito del evaporador, lo que permite elegir y adaptar cada fluido de forma independiente.

El diseño propuesto permite cubrir un amplio rango de temperaturas y cargas térmicas. En el circuito del gas de trabajo el movimiento oscilante de dos pistones permite la coordinación del desplazamiento de dos o tres válvulas unidireccionales, y a través de ellas el aumento gradual de la presión. En el enfriamiento del gas de trabajo intervienen tres procesos: enfriamiento por expansión volumétrica, por efecto Joule-Thomson y por expansión adiabática (eyección).

Los circuitos donde se encuentran los fluidos del condensador y evaporador, pueden ampliarse a voluntad, según la aplicación, sin modificar el circuito de gases de trabajo. Dado que la eficiencia en el circuito de gas de trabajo depende de la transferencia de calor con los circuitos del evaporador y el condensador, se proporcionan detalles técnicos para construir intercambiadores de transferencia de calor de medios porosos.

Una aplicación en la que la ventaja técnica es notable, aunque no restringida a ella, es en sistemas de aire acondicionado mini-split, donde el evaporador está en la habitación, pero el condensador está en el techo y en edificios de varios niveles, involucra varios metros de tubería con refrigerante, lo que puede resultar muy costoso.

Modelo del sistema de refrigeración con tres circuitos de fluido independientes

Patentes vs investigación: un debate permanente.

El científico Garza destaca que en al interior del ámbito científico existe un debate constante entre aquellas personas que tiene patentes y quienes realizan investigación, sin embargo, considera que si bien existen patentes muy sencillas como la del clip, no es tan fácil obtener un título de propiedad intelectual, debido a que éste debe cumplir con una serie de requisitos específicos como: ser novedosa, es decir que no haya otro igual en el mundo; demostrar actividad inventiva, esto quiere decir que la invención debe resolver un problema técnico, dicha solución no puede ser obvia para alguien experto en el tema, así como tener una aplicación industrial.

“Las patentes son un poquito menospreciadas, no se consideran de la misma naturaleza o nivel académico que un artículo”, puntualizó.

Dichos lineamientos no son aplicables para la investigación, debido a que normalmente se toman artículos o trabajos de otras personas y autores para el desarrollo de sus propios postulados, lo cual, en muchos casos carece de originalidad, ese es el debate medular entre ambas partes.

Morales Peñaloza realiza una analogía interesante entre las patentes y la investigación al compararlas con los árboles, para el inventor, las raíces del árbol que permite nutrirlos y ayudarlo a crecer son las patentes, estas ideas originales y poco visibles son las que sientan las bases para múltiples aplicaciones; mientras que la investigación es equiparable a las hojas o el follaje que es visible en el exterior. Por ello no debería existir una competencia entre las dos partes, sino una cooperación que permita el fortalecimiento del desarrollo científico y tecnológico del país.