El ingeniero industrial tudelano Eduardo Jiménez Ruiz ha desarrollado un modelo en la Universidad Pública de Navarra (UPNA) que permite mejorar la durabilidad de los tubos de cobre utilizados en bombas de calor, un componente clave en electrodomésticos como las secadoras o los aires acondicionados.
Su tesis doctoral se ha centrado en analizar cómo afectan las vibraciones y otros esfuerzos mecánicos a estos tubos durante su funcionamiento, con el objetivo de prevenir fallos antes de que ocurran y optimizar su diseño.
Uno de los aspectos clave del estudio ha sido entender cómo reaccionan estos tubos ante las cargas repetidas que genera el compresor de las bombas de calor, responsable de impulsar el gas y fuente principal de vibraciones. El modelo, creado mediante simulaciones por ordenador, integra no solo los tubos de cobre, sino también el compresor y los apoyos que los sujetan, permitiendo prever cómo vibrará todo el sistema desde la fase de diseño.
Para lograr simulaciones precisas, ha sido necesario conocer con detalle la rigidez del cobre empleado, ya que sus propiedades pueden variar según el proceso de fabricación. La tesis propone un método sencillo para medir esta rigidez usando sonidos recogidos con micrófonos, lo que permite identificar cómo se comportará el material ante distintos esfuerzos.
Además de las vibraciones, el modelo tiene en cuenta la posibilidad de rotura por fatiga, es decir, el desgaste que provocan pequeñas tensiones acumuladas a lo largo del tiempo. Como existen pocos datos sobre el tipo de cobre específico utilizado (Cu-DHP), el estudio ha recurrido a referencias de materiales similares y ha analizado los factores que influyen en su duración.
Las simulaciones por ordenador empleadas para estimar la resistencia de los tubos se han validado con ensayos reales, aplicando presión y flexión a tubos de distintos grosores. Los resultados han confirmado la fiabilidad del modelo, que según Eduardo Jiménez es “ligeramente menos conservador” que otros ya existentes, ya que ofrece cálculos más realistas sin márgenes de seguridad excesivos.
Durante estos ensayos se han identificado tres modos distintos de rotura, que también se han integrado en los cálculos. Para predecir el desgaste a largo plazo, el trabajo ha utilizado un método habitual en ingeniería que estima la acumulación de daños provocados por cargas repetidas. No obstante, el estudio subraya que se necesitarían más pruebas para perfeccionar estos cálculos.
Como posible línea futura, la investigación propone utilizar sensores específicos, conocidos como galgas extensométricas, para medir directamente las deformaciones en los tubos. El modelo desarrollado permite determinar los puntos óptimos para colocar estos sensores y así evitar zonas propensas a deformaciones permanentes.
La tesis doctoral ha sido dirigida por Carlos Berlanga Labari, profesor titular del Departamento de Ingeniería e investigador del Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas (INAMAT²) de la UPNA, y por Rubén Lostado Lorza, catedrático del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de La Rioja.
Nacido en Tudela en 1977, Eduardo Jiménez obtuvo el título de Ingeniería Industrial en 2002 en la UPNA, incluyendo una estancia Erasmus en la Hochschule Niederrhein (Alemania). Posteriormente cursó el Máster en Ingeniería de Materiales y Fabricación (2006) y ahora ha completado su doctorado en la misma institución.
Su trayectoria profesional comenzó en Alemania, en el Parque Tecnológico de Siemens en Mülheim an der Ruhr, y ha continuado en empresas como Meggitt Electronics (Tudela), Knorr-Bremse (Pamplona) y BSH Electrodomésticos (Esquíroz). Además, fue profesor asociado en la UPNA entre 2008 y 2012, donde impartió la asignatura de Diseño de Máquinas.
