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SÉPTIMA PARTE:
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El desarrollo científico del lubricante para cadenas de bicicleta comprende dos etapas distintas: la formulación y las pruebas. Cada una de ellas contiene varios subprocesos detallados. Muc-Off realiza pruebas científicas en el laboratorio, midiendo la eficacia o la durabilidad de un lubricante y analizando los resultados. A continuación, se entrega a varios organismos de pruebas independientes, que realizan sus pruebas y proporcionan una comparación con nuestros resultados, antes de que nuestro personal experimentado y los atletas profesionales patrocinados lo prueben en la carretera para obtener la aprobación final.
Las pruebas de laboratorio se realizan con nuestros tribómetros de alta sofisticación, adquiridos recientemente, y con nuestro dinamómetro de optimización de lubricantes para cadenas (CLOD). Ambos nos proporcionan una clara ventaja en una categoría que carece de documentación sobre pruebas, protocolos para pruebas repetibles y reproducibles, y normas de prueba independientes.
En este capítulo, describiremos el valor de cada uno de ellos para los procesos distintos, pero estrechamente relacionados, de prueba, medición y análisis. Enmarcaremos nuestra investigación en el contexto del lubricante Project Landa: nuestra fórmula más rápida hasta la fecha y nuestro primer gran proyecto tras la finalización de nuestro proyecto de investigación conjunto con el Laboratorio del Químico del Gobierno (LGC) y el Laboratorio Nacional de Física (NPL).
Los tribómetros son máquinas que miden los contactos tribológicos. Ofrecen versatilidad, control y una resolución extremadamente alta. Nuestra decisión de invertir en dos tribómetros es uno de los resultados más significativos del proyecto de investigación conjunto.
Para el Proyecto Landa, los científicos de Muc-Off adaptaron una prueba recíproca de bola sobre disco, estándar en la industria, como componente vital del proceso de selección. La prueba tribológica, realizada aplicando un aceite candidato entre una bola metálica fija y un disco metálico que se mueve hacia adelante y hacia atrás para generar fricción, aceleró enormemente este proceso largo, pero esencial. El uso de una bola estándar en el proceso de selección permitió probar muchas iteraciones de lubricantes y seleccionar los mejores para pasar a la prueba final desarrollada con el NPL.
Se controla cada elemento de la prueba NPL utilizada en las pruebas del tribómetro del Proyecto Landa. La bola fija se sustituye por una muestra mecanizada especialmente y los discos están fabricados con un metal de dureza y acabado superficial conocidos. El contacto entre la bola y el disco se realizó a una presión predeterminada. El movimiento recíproco del disco debajo de la bola (hacia adelante y hacia atrás para replicar el movimiento de deslizamiento entre el pasador de unión y el rodillo) se realizó a una velocidad prescrita. Cada parámetro se definió para reproducir la velocidad, la carga, la fuerza y el movimiento que probablemente se producen en la zona de la cadena que genera más pérdidas.
La medición es el preludio del análisis. El tribómetro genera un gráfico en tiempo real (durante la prueba) para mostrar la relación entre la fuerza normal y la fuerza de fricción, y su informe final se crea en una hoja de cálculo. Al dividir la fuerza de fricción por la carga normal se obtiene el coeficiente de fricción: una medida fundamental en cualquier fase del desarrollo de lubricantes, pero especialmente valiosa durante el proceso de selección. La capacidad del tribómetro para generar una medida definitiva de la fricción a partir de una serie de parámetros, mostrarla en un gráfico y proporcionar los datos subyacentes en una hoja de cálculo lo convierte en una herramienta esencial para las pruebas comparativas. Por ejemplo, en pruebas recientes se compararon cuatro lubricantes en el software Tribolab, lo que dio como resultado un gráfico derivado de más de 28 millones de puntos de datos, algo que no es posible con Microsoft Excel.
Nuestro dinamómetro de optimización de lubricación de cadenas (CLOD) ocupa un lugar central en nuestro desarrollo científico de fórmulas para mejorar el rendimiento o la durabilidad. Se trata de una máquina galardonada, específica para cada aplicación, fabricada a mano con las más altas especificaciones, que es la manifestación física de nuestro compromiso con las exigencias basadas en datos de nuestro socio profesional más exitoso y duradero, INEOS Grenadiers.
Aunque CLOD no puede igualar a nuestros tribómetros en cuanto a versatilidad o resolución, es extremadamente preciso (probado a 0,005 w mientras se realizaba una prueba de tensión por parte de los científicos de LGC y NPL) y, mediante el uso de componentes reales de la transmisión, reproduce la aplicación con una fidelidad perfecta. Las mediciones que definen el dinamómetro son la velocidad y la carga (esta última definida por la tensión de la cadena). Otros factores que afectan a los resultados de las pruebas son la cadena, los piñones y los platos: el estado, el número de eslabones y el recubrimiento (cadena) y el número de dientes (platos/piñones).
CLOD tiene dos configuraciones subyacentes: potencia de absorción y potencia de recirculación. En el modo de tensión, el banco de pruebas puede describirse como un dispositivo de «potencia de recirculación» que «bloquea» el par en la cadena. Colocar la cadena en tensión garantiza que la presión de contacto capturada coincida con la aplicación. El motor de accionamiento hace girar el plato, mientras que el piñón gira libremente. Por lo tanto, la potencia necesaria para hacer girar el eje del motor de accionamiento es la misma que la disipada por la cadena en forma de fricción. Esto permite medir con precisión la pérdida de potencia por fricción. Antes de la prueba, el banco de pruebas se calibra para establecer el número de voltios equivalentes a una determinada cantidad de par. Por poner un ejemplo puramente hipotético, esto podría hacer que 10 V equivalieran a 10 Nm. Estos valores se adquieren junto con las RPM, y los datos se recogen a frecuencias de 10 kHz, o 10 000 puntos de datos por segundo, aunque se puede utilizar una frecuencia de adquisición de datos aún mayor para su uso en comparaciones de filmación a alta velocidad en las que los datos se «sincronizan» con el vídeo, por ejemplo, los cambios de marcha.
Al igual que el tribómetro, el banco de pruebas genera datos para su análisis en forma de gráfico y de datos brutos. Aunque genera un gráfico en tiempo real (durante la prueba), se pueden crear otros gráficos a partir de los datos subyacentes contenidos en los datos capturados. Para conjuntos de datos muy grandes se utiliza un software especializado, pero siempre hay dos mediciones críticas: el par y las revoluciones por minuto, que luego se utilizan para calcular los vatios y, por lo tanto, la potencia perdida por fricción.
CLOD es un equipo reconocido en el sector que ha ganado dos premios. Ganó los premios en las categorías de Pruebas y mediciones físicas y Aplicación del año en los National Instruments (NI) Northern European Engineering Impact Awards 2015, lo que lo convierte en una herramienta valiosa no solo para Muc-Off, sino también para los estándares del sector en general. Sus lecturas súper precisas proporcionan a Muc-Off el más alto nivel de datos de pruebas disponibles en el campo. CLOD se desarrolló en colaboración con National Instruments, una empresa multimillonaria con sede en Austin, Texas. Aunque normalmente trabajáis en proyectos de alto perfil centrados en áreas como la física nuclear, la oportunidad de crear una máquina tan innovadora como CLOD era una oportunidad que no podíais dejar pasar.
En la formulación del lubricante Project Landa, las pruebas en banco de pruebas siguieron al proceso de selección realizado con el tribómetro. Las pruebas tribológicas resultaron tan eficaces en la identificación de los aceites base adecuados que solo se seleccionaron cuatro fórmulas para los ciclos de pruebas en banco de pruebas. De estas cuatro, una fórmula pronto destacó por ser capaz de alcanzar nuestro valor objetivo de rendimiento, expresado como coeficiente de fricción.
Muc-Off utiliza un interferómetro de luz blanca Contour para analizar los efectos físicos de las pruebas tribológicas. Por ejemplo, el proceso de selección de aceites potenciales para el lubricante del Proyecto Landa concluyó con el uso del interferómetro para medir las marcas de desgaste causadas tanto en la bola como en el disco. Mediante la medición de la interacción de las fuentes de luz y la interpretación de la medición con un algoritmo, el interferómetro genera una imagen tridimensional de alta resolución que revela la profundidad de la marca: la contrapartida física del coeficiente teórico de fricción.
Muc-Off concede la máxima importancia a las pruebas, mediciones y análisis. Tu junta directiva no aprobará el lanzamiento de un nuevo producto sin antes evaluar los informes detallados generados a partir de las exhaustivas pruebas realizadas por tu equipo de I+D.
Nuestros protocolos y procedimientos han avanzado considerablemente desde la finalización de nuestro proyecto de investigación conjunto con LGC y NPL. Si bien los principios científicos en los que se basaban nuestras pruebas anteriores permanecen, por supuesto, inalterados, nuestro personal con titulación de doctorado ahora está capacitado para aplicar todos sus conocimientos al desarrollo de lubricantes cada vez más eficientes y duraderos.
Se rigen por el doble objetivo de la repetibilidad y la reproducibilidad. Su objetivo final es crear pruebas fiables que puedan utilizarse en todo el sector; normas independientes con las que se puedan comparar con precisión los productos competidores de fabricantes rivales. Si bien esto último sigue siendo una ambición a largo plazo, el logro de protocolos de prueba repetibles y reproducibles está ahora al alcance de la mano.
Pero, aunque las pruebas de laboratorio internas proporcionan pruebas o datos sólidos, nada se puede comparar con la aplicación en el mundo real. En Muc-Off, contamos con una amplia gama de ciclistas de diferentes niveles de habilidad para poner a prueba cada nuevo producto. En cuanto al desarrollo de nuestros lubricantes, aunque gran parte de la investigación inicial se realiza en I+D, es necesario llevar a cabo pruebas en bicicleta para asegurarnos de que funcionan en el mundo real. Uno de los miembros de nuestro equipo de I+D es un ex ciclista olímpico de BMX que recorre regularmente más de 300 millas probando una variante de lubricante antes de analizar los resultados, alcanzando potencias de entre 1500 y 2000 vatios.
La ubicación también es clave. El centro de I+D de Poole, en el Reino Unido, cuenta con una gran variedad de superficies y elevaciones, y el clima puede ser especialmente cambiante. Por ello, nuestros lubricantes en desarrollo se prueban en una amplia variedad de condiciones.
Las pruebas independientes son un aspecto increíblemente importante del proceso, ya que proporcionan otro nivel de verificación de nuestros resultados. Actualmente no existe un estándar industrial consensuado para las metodologías de prueba, pero hemos descubierto que, al combinar métodos de prueba internos robustos con equipos de última generación y pruebas independientes y reales, somos capaces de desarrollar los mejores lubricantes posibles y confiar en las propiedades de nuestros productos.
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