09 INFORME ANUAL ÍNDICE 01 Mensaje del Presidente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 02 Actividades 2009 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 03 Líneas de investigación propia . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 04 I+D bajo contrato-colaboración con las empresas . 14 Unidad de Desarrollo de Producto . . . . . . . . . . . . . . 16 Unidad de Procesos de Diseño y Producción . . . . 28 Unidad de Energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 05 Mirando al futuro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Inauguración del nuevo Laboratorio de Micro-nanotecnologías. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Personal, financiación y resumen de actividades . . . . . 41 Organización general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Órganos sociales y directivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Empresas asociadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 01 MENSAJE DEL PRESIDENTE Es un honor transmitir mi primer mensaje como presidente de IKERLAN-IK4, Centro con el que mantengo una larga vinculación, primero como socio de trabajo investigador y luego como representante en su Consejo Rector de una de sus empresas asociadas. El ejercicio 2009 ha sido un año de crisis económica global que ha puesto de manifiesto todas las debilidades de nuestro sistema económico. Y la unanimidad ha sido total a la hora de apuntar la urgencia y la importancia de vincular nuestra economía con el conocimiento y la innovación. Este ejercicio también ha coincidido con el del primer año de despliegue del Plan Estratégico de IKERLAN-IK4 que, tal y como se comentaba en estas mismas páginas hace ahora un año, está impregnado de una fuerte orientación market pull. Ha sido gratificante comprobar que empresas de nuestro país, y entre ellas una buena parte de las empresas tractoras de nuestra economía, no solo han mantenido sino que han aumentado la demanda de proyectos de alto valor añadido a IKERLAN-IK4. Se trata, sin lugar a dudas, de una excelente tendencia que marca el camino de compromiso y colaboración que tenemos que seguir recorriendo con muchas de nuestras empresas tractoras y pymes. Hay que destacar el cumplimiento de la práctica totalidad de los objetivos de calidad definidos, destacando los relativos a los cumplimientos de plazo y presupuesto en la realización de proyectos. Adicionalmente, y en el marco de nuestro Plan Estratégico, desde IKERLAN-IK4 se ha colaborado en la creación de dos nuevas iniciativas empresariales con una fuerte base tecnológica en sistemas embebidos en un caso y en microtecnologías en el otro. La inversión en conocimiento como factor clave para la generación de nuevas tecnologías y futuras aplicaciones industriales ha continuado desarrollándose con la definición de un nuevo Plan de Especialización para el periodo 2010-2013 y con la propia actividad investigadora, dando lugar al desarrollo de numerosos prototipos experimentales, así como publicaciones, ponencias y patentes, tal y como se describen en esta memoria. 02 Iñaki Aranburu Presidente del Consejo Rector Los dos pilares sobre los que se basan todos los logros mencionados son las personas y las colaboraciones. En el contexto del intenso programa para la formación del equipo investigador del Centro, conviene destacar la consolidación de la lectura de tesis doctorales, que se convierten en la punta de lanza de las seis líneas de investigación recogidas en nuestro Plan de Especialización. Mención especial merece igualmente el hecho de que IKERLAN-IK4 haya iniciado un proceso continuo e innovador orientado a mejorar el alineamiento de todas sus personas con sus retos estratégicos. nueva etapa, dotándonos de una mayor dimensión, que nos permitirá dar un salto de calidad tanto en el aporte de valor a nuestras empresas como en la colaboración con el Gobierno Vasco y el resto de administraciones en el desarrollo de sus políticas de tecnología e innovación. No puedo finalizar este mensaje sin mostrar mi agradecimiento a todos los trabajadores de IKERLAN-IK4 por el esfuerzo realizado y a todos nuestros clientes y colaboradores por la renovada confianza que nos vienen demostrando. El 2009 ha sido un año especialmente importante en el capítulo de las colaboraciones. En primer lugar, porque ha seguido creciendo el número de empresas que ve a IKERLAN-IK4 como un colaborador tecnológico estable y no como un proveedor de soluciones puntuales. En segundo lugar, por los progresos realizados en las colaboraciones con el mundo científico tecnológico internacional, entre los que destacan los de la Universidad de Mondragón y el CIC microGUNE. Y, en tercer lugar, y de una manera muy especial por el trascendental hito que en la historia de la Alianza IK4 ha constituido, la puesta en marcha de su primer Plan Estratégico. Este hito marca el comienzo de una 03 02 ACTIVIDADES 2009 Finaliza un año 2009 marcado por la crisis económica y por el consecuente incremento de tensión en la gestión de todas las empresas. IKERLAN-IK4 no ha sido ajeno a estas tensiones, pero, gracias al esfuerzo de todo el colectivo y a la buena colaboración mantenida entre los órganos sociales y directivos, ha conseguido que el balance global del año sea positivo. Fruto de esa colaboración, se han consolidado unas buenas prácticas de participación eficaz y eficiente, con las que hemos definido un Plan de Especialización y un Plan de Gestión 2010 que completan, junto con el Plan Estratégico definido el año anterior, nuestros ejes de referencia. Planes que han mejorado el alineamiento y la cohesión entre los socios de nuestra cooperativa, con una clara orientación al cliente y los consiguientes beneficios empresariales y personales. Entre los aspectos a destacar en 2009, tenemos que mencionar la construcción y puesta en funcionamiento del nuevo edificio de Micro-nanotecnologías, que incluye una sala blanca de 300 metros cuadrados útiles y laboratorios de Fotolitografía, Procesos, Caracterización, Baños Químicos, Encapsulado e Integración. 04 Los ingresos alcanzados en 2009 han sido de 20,4 millones de euros, lo que supone un incremento del 4% con respecto al año anterior. De estos, 12,5 millones correspondieron a proyectos de I+D bajo contrato con empresas y 6,5 millones a proyectos de investigación propia, que han contado con el apoyo del Gobierno Vasco, la Administración General del Estado, la Diputación Foral de Gipuzkoa y la Unión Europea. Hay que destacar el apoyo de la Corporación MONDRAGON a los proyectos de generación de conocimiento del Centro. I+D bajo contrato La cartera de proyectos con empresas se ha mantenido en un buen nivel, cumpliéndose las previsiones estimadas en el Plan de Gestión 2009. Durante este año, IKERLAN-IK4 ha continuado positivamente su participación en trece proyectos CENIT pertenecientes a la estrategia Ingenio 2010 promovida por el Ministerio de Ciencia e Innovación. Asimismo, el Centro ha participado en siete proyectos del programa ETORGAI del Gobierno Vasco. Javier Mendigutxia Director General En el campo de la promoción de nuevas iniciativas empresariales a través de spin-offs, se ha desarrollado el Plan de Negocio y constituido GIKA Diagnostics en colaboración con BIOTOOLS y GAIKER-IK4 para desarrollar y ofrecer al mercado sistemas de diagnóstico portable. Asimismo, se han desarrollado validaciones de concepto de aplicaciones de sensores de presión para la creación en 2010 de una nueva spin-off en colaboración con CIDETEC-IK4. Internacional En el ejercicio 2009 IKERLAN-IK4 ha conseguido la aprobación de un proyecto ITEA y dos proyectos nuevos del 7º Programa Marco, alcanzando con ellos una cifra acumulada de financiación de 3,9 M€ en este último programa. En el pasado año un total de 18 investigadores participaron en intercambios de larga duración con Centros y Universidades de prestigio nacionales e internacionales. Investigación propia El nuevo Plan de Especialización 2010-2013 define seis líneas de investigación, y entre sus novedades destaca la inclusión de una línea de almacenamiento de energía que se desarrollará en colaboración entre las Unidades de Energía y de Producto. En cuanto a la protección del conocimiento generado por IKERLAN-IK4, se han tramitado tres nuevas patentes relacionadas con sensores, microsistemas y pilas de combustible, y se están preparando otras tres patentes relacionadas con la actividad de microsistemas y comunicaciones. También se han realizado dos registros de propiedad en temas de Innovación Estratégica. Colaboraciones Tras la aprobación del Plan Estratégico de IK4, se incrementarán las acciones de coordinación entre todas las áreas operativas de sus Centros. También se ha finalizado en este ejercicio 2009 el Plan Estratégico del CIC microGUNE, entidad con la que se colaborará activamente en el despliegue de la estrategia “investigación-mercado” en el área de las micro-nanotecnologías para los sistemas de diagnóstico. 05 03 LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN PROPIA Avances en la generación de tecnología y adquisición de conocimiento en 2009 La elaboración del nuevo Plan de Especialización 2010-2013 ha sido el hito más destacable de este apartado en el ejercicio 2009. Los criterios del nuevo Plan para la selección de líneas de investigación y tecnologías han sido: ● La investigación de IKERLAN-IK4 debe aportar valor al mercado en el medio-largo plazo. ● El aprovechamiento de los conocimientos previos de IKERLAN-IK4. ● La apuesta por la concentración en un número limitado de líneas de investigación y con un número suficiente de investigadores involucrados en cada una de ellas. El resultado es un nuevo Plan con las seis líneas de investigación indicadas en la tabla adjunta, en el que destacan los aspectos siguientes: ● Incorporación de una línea de investigación en almacenamiento eléctrico. ● Apuesta por el desarrollo de tesis doctorales. ● Concentración de masa crítica investigadora. ● Estrategia de alianzas con centros de referencia. A lo largo de 2009, IKERLAN-IK4 ha continuado con su actividad investigadora gracias a la participación en proyectos de investigación que han dado como resultado: ● La publicación de 19 artículos en revistas indexadas SCIE. ● La presentación de 80 ponencias en congresos nacionales e internacionales. ● La solicitud de tres patentes en Sensores, Microsistemas y Pilas de combustible y la realización de dos Registros de Propiedad Intelectual en temas de Innovación Estratégica. ● La lectura de tres tesis doctorales y el comienzo de otras once. ● La medalla de oro del programa EUREKA-ITEA a un proyecto en el que participa IKERLAN-IK4. En el marco de la estrategia de establecimiento de alianzas, en 2009 se ha profundizado en la coordinación de actividades con MGEP-MU, IK4 y CIC microGUNE. En cuanto a las alianzas con centros de referencia internacionales, en 2009 IKERLAN-IK4 ha firmado un acuerdo de colaboración con IMEC de Lovaina en las tecnologías de Electrónica Orgánica, Microsistemas para aplicaciones biomédicas y Comunicaciones cableadas e inalámbricas. IKERLAN-IK4 fomenta la movilidad de su personal investigador en organizaciones de refencia internacional en I+D. Durante 2009, investigadores de IKERLAN-IK4 han realizado estancias en las Universidades y Centros siguientes: Universidad de Edimburgo, Universidad de 06 Ana Martínez Esnaola Directora de Investigación y Conocimiento Líneas de investigación del nuevo Plan de Especialización 2010-2013 L1: Sistemas embebidos ● ● ● L2: Conversión y control de sistemas de electrónica de potencia ● L3: Diseño, monitorización y control de estructuras mecatrónicas ● L4: Microtecnologías para diagnóstico in vitro ● ● ● ● ● ● ● ● L5: Personalización en masa de producto y servicio ● L6: Sistemas de generación y almacenamiento eléctrico de energía ● ● ● ● ● ● Confiabilidad y metodología Arquitecturas y plataformas de referencia Conectividad y middleware Convertidores de alta potencia Control de convertidores y máquinas Diseño de estructuras de material composite Monitorización estructural Control de sistemas mecatrónicos Diseño de arquitecturas de DIV Manipulación de microfluidos Módulos de biodetección Componentes de electrónica orgánica Procesos de microfabricación Personalización de servicios Redes de suministro producto-servicio Desarrollo de un stack SOFC de soporte metálico Modelado electroquímico Modelado térmico. Diseño de soluciones de refrigeración avanzadas Sistemas de gestión energética de módulos Sistemas de conversión de potencia para aplicaciones de almacenamiento eléctrico IKERLAN-IK4 ha continuado con su participación en foros Internacionales como el Steering Board de la JTI Europea ARTEMISIA, y tres investigadores del centro han participado como evaluadores en convocatorias del 7º Programa Marco en los ámbitos de Green Cars, Microsistemas y e-Inclusion. En el año 2009 se ha logrado la participación en nuevos proyectos de los siguientes programas: ● Dos proyectos del 7FP. ● Un proyecto ITEA. Viena, Universidad de Otawa, University College de Londres, Universidad de Zaragoza, SOFCPower, EPFL de Suiza, G2ELab de Grenoble, ISEA-RWTH de Aachen, Université Franche Comté, Universidad de Gerona, Imperial College de Londres y IIIA-CSIC de Barcelona. Por otra parte, IKERLAN-IK4 ha acogido a investigadores de centros como Konarka y Universidad de Chipre, Institute of Energy Technology de Aalborg, KTH de Estocolmo, Technical University Freiberg y Universidad de París. ■ ● Dos proyectos “Singulares Estratégicos” del Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN). ● Un proyecto en la convocatoria de Centros Tecnológicos del MICINN. ● Dos proyectos ETORTEK del Gobierno Vasco. Otro hito del año 2009 ha sido la inauguración del nuevo laboratorio de micro-nanotecnologías. En las siguientes páginas se describen las actividades de las líneas de investigación del Centro. Entidades cofinanciadoras de la investigación propia: 07 Personalización en masa de producto y servicio Las nuevas oportunidades de negocio de las empresas industriales están en pasar de vender productos a solucionar problemas al cliente. En esta línea de investigación, IKERLAN-IK4 está contextualizando un conjunto de modelos, metodologías y herramientas genéricas que, validadas con casos reales, permiten mejorar la posición competitiva de nuestros clientes. Se trata de definir una propuesta de valor única y personalizada que completa la oferta de la empresa con servicios que añaden valor, formula una estrategia de negocio competitiva y define una cadena de valor diferente y propia. Los principales avances logrados en 2009 son: DESARROLLO DE UNA OFERTA DE VALOR EN SERVICIOS Primeros avances hacia una metodología de definición de servicios para que las empresas desarrollen una oferta de valor en servicios. SISTEMATIZACIÓN DE LA INNOVACIÓN Se han desarrollado y registrado dos nuevas metodologías, MIDEI® y EXTED®. La primera para ayudar a las organizaciones en la definición de su estrategia de innovación y la segunda para la búsqueda de oportunidades de explotación de los resultados de la investigación y desarrollo tecnológico en mercados emergentes o inestables. GESTIÓN DE LA VARIABILIDAD SOFTWARE & HARDWARE DE PRODUCTO Se ha consolidado el conocimiento del tratamiento de la variabilidad en modelos de sistemas embebidos, representación de la variabilidad de los procesos y desarrollo de herramientas de generación de código para modelos basados en los lenguajes UML y DSL. REDES DE SUMINISTRO Se han desarrollado modelos de simulación y técnicas de optimización de redes de suministro que incorporan diferentes estrategias de fabricación para la personalización en masa (Build to Order, Switch to Order y Assembly to Order). DISEÑO Y GESTIÓN DE REDES DE INNOVACIÓN También aquí se ha desarrollado y registrado la nueva Metodología TALAI-SAREA® para ayudar a las organizaciones al análisis, diseño y despliegue de la innovación en red. Investigación en el diseño de redes de suministro IKERLAN-IK4 coopera con organizaciones de investigación de referencia internacional en los siguientes campos: modelos de servicios personalizables (MIT), incorporación del open innovation (RWTH Aachen University), diseño estratégico de redes de suministro (CIGIP-UPV) e incorporación del concepto de línea de producto software en el diseño de productos/servicios (UPV/EHU). Personalización de la metodología de innovación en red TALAI-SAREA® 08 Sistemas embebidos Los nuevos desarrollos de productos, aplicaciones y servicios innovadores para sectores como la salud, la energía y el transporte se deben en gran parte al avance tecnológico de los sistemas embebidos. IKERLAN-IK4 ha investigado en 2009 tecnologías que incrementan el valor aportado al mercado en aspectos como: reusabilidad, modularidad, certificación, calidad de servicio, alta capacidad de procesamiento y reconfiguración, interoperabilidad, productos sin administración y desarrollo de aplicaciones tiempo real. Destacan los siguientes avances: CONFIABILIDAD Y METODOLOGÍA Se ha iniciado el proceso de certificación de la metodología de IKERLAN-IK4 basada en SysML (Systems Modeling Language) para el desarrollo de sistemas embebidos críticos de seguridad SIL3 y SIL4 del estándar IEC61508. Se está trabajando en la integración del concepto de línea de producto software que permite gestionar familias de sistemas embebidos. SISTEMAS EMBEBIDOS EN UN CHIP Se ha definido una metodología de desarrollo de FPGAs (Field Programable Gate Array) confiables, a la que se está incorporando el uso de herramientas de prototipado rápido. Estas se están probando en una actividad de Software Defined Radio (SDR). CONECTIVIDAD Se ha trabajado en la simulación y modelado de las comunicaciones con la herramienta OPNET con una orientación hacia la medida de la calidad de servicio (QoS). Se ha avanzado en el desarrollo de Wireless Industrial y en soluciones tiempo real como EtherCat y TTEthernet. MIDDLEWARE (capa de software entre el sistema operativo y la aplicación) Se ha trabajado en la portabilidad del estándar OSGI a sistemas embebidos y en el desarrollo de un interface que permita servicios web en sistemas embebidos con recursos limitados (REST). Se están investigando alternativas que permitan incorporar servicios con requisitos tiempo real. ARQUITECTURAS DE REFERENCIA Se ha definido una arquitectura basada en ATOM de INTEL con FPGAs y soluciones de virtualización tipo Hypervisor que aumentan la confiabilidad, flexibilidad, velocidad de procesamiento y conectividad, y garantizan la integridad de señales por encima del GHz. IKERLAN-IK4 ha reforzado en 2009 su cooperación con MGEP-MU en los campos de tratamiento de señal y sistemas embebidos en un chip. También coopera con los centros de IK4, las universidades TUViena, Edimburgo y Otawa, y los centros IMEC de Lovaina y FhG IIS de Alemania. Equipo de trabajo del proceso de certificación en la metodología de confiabilidad SIL3/SIL4 (IEC61508) Pruebas sobre el prototipo de sistema embebido on chip orientado a salud 09 Conversión y control de sistemas de electrónica de potencia Las tecnologías de electrónica de potencia y conversión electromagnética de energía constituyen una pieza fundamental en sectores clave para la sociedad, como son el transporte, las renovables o el propio sistema eléctrico. El objetivo de esta línea de investigación es generar los conocimientos necesarios para desarrollar los sistemas de conversión y control de energía eléctrica, de alta potencia, eficiencia y disponibilidad del futuro. Durante 2009 se ha trabajado en tres ámbitos principales de investigación: convertidores de alta potencia, almacenamiento y generación distribuida de energía y gestión energética optimizada. CONVERTIDORES DE ALTA POTENCIA A nivel de componente, se ha trabajado en la caracterización de pérdidas a varias temperaturas de diferentes tipos de IGCTs (Integrated Gate Conmutated Thyristor). Asimismo, se ha definido una metodología de diseño de transformadores de media frecuencia y se ha desarrollado y validado un primer prototipo. Por último, a nivel de convertidor, se han realizado varios prediseños de convertidores modulares basados en PEBBs (Power Electronic Building Blocks). ALMACENAMIENTO Y GENERACIÓN DISTRIBUIDA DE ENERGÍA Se ha puesto a punto un prototipo de sistema de almacenamiento de energía basado en ultracapacidades y su convertidor de potencia asociado (DC/DC/AC), diseñado para aplicaciones de apoyo a microrredes eléctricas. Asimismo, se ha realizado un estudio de técnicas de gestión óptima de ultracapacidades para aplicaciones de elevación. GESTIÓN ENERGÉTICA OPTIMIZADA Se ha definido una metodología de desarrollo de algoritmos de optimización energética para aplicaciones en entornos domésticos, y para el control y gestión de sistemas de generación renovables y almacenamiento integrados en edificios. Los primeros ensayos realizados confirman reducciones de costes de consumo energético. En el marco de esta línea, se colabora activamente con las universidades MGEP-MU, EPFL de Lausanne, G2ELab de Grenoble, UPC de Cataluña, IET de Aalborg e ISEA de Aachen, con los cuales se desarrollan diferentes proyectos tanto de investigación como de transferencia a las empresas, así como acciones de formación de investigadores. Plataforma de evaluación de sistemas de conversión basados en IGCTs Laboratorio de ensayos de sistemas electrónicos de potencia de media tensión 10 Diseño, monitorización y control de estructuras mecatrónicas Los sectores de transporte terrestre, energía y bienes de equipo demandan estructuras ligeras, seguras, confortables y de menor coste. En el marco de esta demanda, IKERLAN-IK4 está investigando en los siguientes campos: diseño de estructuras de material composite, monitorización estructural, y modelado dinámico de sistemas complejos y técnicas avanzadas de control. En 2009 la actividad se ha centrado en: DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE MATERIAL COMPOSITE Desarrollo de una metodología para la selección de materiales que tiene en cuenta materiales con estructura, y que combina modelos numéricos y algoritmos genéticos; caracterización de un material con estructura sándwich con núcleo honeycomb y simulación del comportamiento de dicho material ante solicitaciones estáticas y a impacto de baja energía; implementación de métodos analíticos para la caracterización de uniones adhesivas en configuración single-overlap. MONITORIZACIÓN ESTRUCTURAL Se ha puesto a punto una metodología para verificar, validar y ajustar modelos matemáticos, la cual se ha aplicado a una estructura muy ligera que incorpora sensores cuya masa influye en su comportamiento dinámico. Para estimar los parámetros modales, se han utilizado las técnicas Experimental Modal Analysis y Operational Modal Analysis. Para determinar el número y posición óptima de los sensores, se han utilizado métodos matemáticos iterativos adicionales. En monitorización de la salud estructural, se ha implementado un algoritmo de detección de daño que busca la determinación de la existencia de fallo en la estructura trabajando bajo condiciones de output-only. MODELADO DINÁMICO DE SISTEMAS COMPLEJOS Y TÉCNICAS AVANZADAS DE CONTROL Se ha continuado con la aplicación de técnicas avanzadas para el control de posición y fuerza de músculos neumáticos, base del demostrador del exoesqueleto de cinco grados de libertad IKO, destacando nuevos algoritmos biomiméticos. Asimismo, se ha desarrollado un modelo de aerogenerador orientado al desarrollo de controladores. IKERLAN-IK4 colabora en el diseño de estructuras de material composite con IK4, MGEP-MU, Katholieke Universiteit Leuven y la Universitat de Girona. En monitorización estructural colabora con la Université de Franche-Comté y la UPC, y en modelado y técnicas avanzadas de control, con la UPV-EHU. Puesta a punto de la metodología de verificación y validación de modelos matemáticos Ensayo estático de placa de composite reforzado con fibra de carbono 11 Microtecnologías para diagnóstico in vitro En el ámbito de los microdispositivos, las tecnologías que tienen un rol fundamental para responder de forma eficiente a las aplicaciones en Salud, y más concretamente al Diagnóstico in vitro, son la Microfluídica, Detección e Integración. En 2009 se ha avanzado en procesos en materiales poliméricos, tecnologías para control preciso de microfluidos, componentes de optoelectrónica orgánica e integración y conceptos de sistema. Los principales resultados son: CÁMARAS DE AMPLIFICACIÓN DE ADN EN MATERIAL POLÍMERO Desarrollo de un kit de identificación de biomoléculas como el virus de la gripe, que integra elementos de control y medida, y la elaboración de un chip de doble cámara con una válvula de ruptura de un solo uso, separando así la concentración de la muestra y la fase de amplificación y detección. SEPARACIÓN DE PARTÍCULAS POR ULTRASONIDOS COMBINANDO CONCEPTOS MICROFLUÍDICOS Y ACÚSTICOS Realización de prototipos en materiales poliméricos (PMMA y SU8) para separación de células cancerígenas en sangre. Estos han permitido separar partículas de Ø 20 µm de otras de Ø 6 µm. MICROAGUJAS POLIMÉRICAS Desarrollo de un proceso que reduce el estrés intercapa, punto clave para minimizar daños tisulares. Integración de microelectrodos para la medida de la actividad de pequeños conjuntos de neuronas. Fruto de este trabajo, se ha solicitado una nueva patente. MICROVÁLVULAS Y MICROBOMBAS Se han desarrollado estructuras móviles para actuar como válvulas antirretorno integradas en canales fluídicos que optimizan la función de bombeo de una membrana flexible. DIODOS EMISORES DE LUZ BASADOS EN SEMICONDUCTORES ORGÁNICOS Se ha trabajado en procesos de fabricación que facilitan el desarrollo y/o abaratan el coste final de dispositivos destinados a nichos de mercado, en los que propiedades como la transparencia y flexibilidad son de gran importancia. IKERLAN-IK4 es miembro del CIC microGUNE y de IK4, con quienes coordina su actividad de investigación. Además colabora con organizaciones de referencia como el lMEC (Bélgica), el Imperial College (GB), la Universidad de Southampton (GB), el Centro Nacional de Microtecnología CNM (España) y las entidades asociadas a los proyectos en los que participa. En esta línea, IKERLAN-IK4 lidera los proyectos europeos denominados OptoLabCard y LABONFOIL. Procesos fotolitográficos en Sala Blanca para definición de microestructuras 12 Caracterización de dispositivos microfluídicos para separación de células Eficiencia y sostenibilidad energética en edificios El desafío que plantean el incremento continuo del consumo de energía y la exigencia social de energía sostenible presenta un escenario de oportunidades en diferentes frentes. Los expertos están de acuerdo en señalar que el desarrollo tecnológico es una pieza clave en dicho escenario. En este campo, IKERLAN-IK4 está investigando en las tecnologías de generación de electricidad y calor eficientes y de baja emisión de CO2, así como en tecnologías de almacenamiento de energía eléctrica. Durante 2009 se ha continuado con el desarrollo de tecnologías de cogeneración de alta eficiencia basadas en pilas de combustible de óxido sólido de soporte metálico y de pirólisis rápida para la transformación de la biomasa. La pirólisis persigue facilitar la valorización energética de residuos agrícolas, forestales y otros residuos orgánicos. PILAS DE COMBUSTIBLE DE ÓXIDO SÓLIDO DE SOPORTE METÁLICO PIRÓLISIS RÁPIDA DE LA BIOMASA La investigación en estas tecnologías ha generando importantes logros encaminados a desarrollar los primeros prototipos de demostración. Se destacan los siguientes: En este campo, se ha profundizado en el proceso de pirólisis rápida que utiliza un reactor de lecho fluido en surtidor. Las pruebas realizadas indican que este proceso piroliza la biomasa muy eficientemente. Destacar: ● Mejora de la estanqueidad de la conexión ● La puesta a punto y funcionamiento continuado ● ● ● ● ● celda-distribuidor. Desarrollo de interconectores metálicos entre celdas de fácil fabricación y prestaciones mejoradas. Prueba de celdas con interconectores con durabilidad superior a 500 horas. Patente del diseño de los colectores de corriente. Construcción de los primeros subconjuntos de celdas. Conexión y primeras pruebas de subconjuntos de celdas conectados en serie. de la planta de pirólisis rápida para una capacidad de procesamiento de serrín cercana a los 25 kg/hora. En 2009 IKERLAN-IK4 ha mantenido colaboraciones con organizaciones de investigación referentes como: CIC EnergiGUNE, Universidad de Zaragoza, SOFCPower (Italia), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suiza), Imperial College (GB), KTH (Suecia), Technical University Freiberg (Alemania) y Universidad de París. Laboratorio de pruebas de durabilidad de celdas en condiciones de operación Investigación en conjuntos de celdas e interconectores para pilas de combustible 13 04 I+D BAJO CONTRATO Colaboración con las empresas Los ingresos derivados del desarrollo de proyectos de I+D bajo contrato con empresas en 2009 han alcanzado los 12,5 Millones de Euros, incrementándose un 9% respecto a 2008. En un contexto de recesión económica e incertidumbre, es destacable la apuesta sostenida por la I+D de los principales clientes del Centro y la confianza depositada por las empresas en la capacidad de aportación de valor de IKERLAN-IK4. El mapa de clientes El incremento del número de empresas que ven a IKERLAN-IK4 como un colaborador tecnológico estable y no como un proveedor de soluciones puntuales, es uno de los pilares que sustentan el sostenimiento de los ingresos por I+D bajo contrato del Centro, y un reflejo de la positiva valoración que empresas líderes como CAF, ORONA, FAGOR ELECTRODOMÉSTICOS, ALSTOM Wind, ULMA, AMPO, ORMAZABAL, etc. realizan de la aportación del Centro en el desarrollo de su estrategia de I+D+i. El mapa de clientes de 2009 incorpora también un buen número de pequeñas y medianas empresas que en colaboración con el Centro han abordado actuaciones de I+D claves para sostener y proyectar al futuro el desarrollo de sus empresas y negocios. Por último, destacar que la presencia en la base de clientes de spin-offs nacidas al abrigo del Centro va creciendo de un ejercio a otro. 14 El impacto en producto-proceso-servicio La fuerte actividad de colaboración con las empresas para el desarrollo de productos innovadores es y ha sido tradicionalmente una señal de identidad diferencial de IKERLAN-IK4, lo que tiene su reflejo en que el Centro es hoy día reconocido como líder en desarrollo de producto con las empresas de nuestro entorno. El año 2009 ha sido un reflejo de esta realidad, con una alta concentración de colaboraciones con empresas orientadas a incorporar valor añadido al producto/servicio en el que focalizan su oferta de valor al mercado. Queremos resaltar dos aspectos en nuestra colaboración con los clientes. Uno, el papel relevante de la tecnología en esta incorporación de valor añadido. Y dos, la creciente realización de proyectos para la definición de la agenda de innovación en la empresa. Agenda en la que la visión estratégica y los roadmap de desarrollo de producto/servicio marcan la directriz principal del plan de I+D+i de la empresa. Guillermo Irazoki Director de Márketing La I+D Bajo Contrato por sectores El mapa de sectores atendidos en 2009 se mantiene en línea con años anteriores. Así, hay que destacar el importante peso del sector de Bienes de Equipo no Industriales, que ha supuesto el 17% de los ingresos por proyectos de I+D bajo contrato con una alta concentración en las empresas del sector de Elevación. Junto a este sector, hay que destacar también el de Energía, que ha absorbido el 21% de los ingresos; el de Electrodomésticos, que ha supuesto el 11% de los ingresos; y el de Transporte, con un 17% de los ingresos. Este mapa de impacto en sectores se completa con el de Bienes de Equipo Industriales con el 15%, el de Servicios con el 6%, el de Electrónica con el 8%, y el de Salud con el 4%. El impacto en los sectores de Salud y Energía, marcados como prioritarios por el Centro en el Plan Estratégico vigente, va consolidándose año a año fruto de la focalización de acciones comerciales en los mismos. La participación en proyectos estratégicos multicliente Hay que destacar que el balance de participación de IKERLAN-IK4 en programas que impulsan la colaboración entre empresas y entidades de investigación, como CENIT y ETORGAI, ha sido altamente positivo. En 2009 IKERLAN-IK4 ha participado en trece proyectos CENIT pertenecientes a la estrategia Ingenio 2010 promovida por el Ministerio de Ciencia e Innovación de España. Asimismo, el Centro ha participado en siete proyectos del programa ETORGAI del Gobierno Vasco. La participación en estos programas se ha llevado a cabo en estrecha colaboración con empresas de referencia del País. 15 UNIDAD DE DESARROLLO DE PRODUCTO Marcelino Caballero Director de la Unidad de Desarrollo de Producto El equipo de personas que conforma la Unidad ha afrontado con ilusión y motivación los retos del Plan Estratégico y del Plan de Especialización, y ha continuado reforzando cuatro pilares básicos para conseguir unas bases sólidas para el futuro: las personas, la investigación propia, la cooperación con centros de referencia y la colaboración con empresas. Todo ello manteniendo un buen equilibrio entre la investigación propia y la transferencia. Las personas Las personas, principales artífices de los resultados del Centro, son la clave para desarrollar un modelo sostenible de crecimiento de IKERLAN-IK4. En este sentido, durante 2009 se han formalizado acuerdos con universidades y empresas para incentivar un modelo de captación de personal investigador que permita proyectar un desarrollo integral intelectual y profesional de las personas, desde su formación básica no orientada en la Universidad, pasando por una formación especializada en IKERLAN-IK4 y finalizando con una consolidación profesional en la empresa. La investigación propia (vigía-captación-generación de tecnología) La Unidad ha participado activamente en la elaboración del nuevo Plan de Especialización, revisando y potenciando las líneas de investigación propia (nivel de especialización y masa crítica) y alineándolas con las necesidades presentes y futuras de las empresas tractoras y colaboradoras del Centro. Así, durante los próximos años se desarrollará una especialización en Sistemas Embebidos; Conversión y Control de Sistemas de Electrónica de Potencia; Diseño, Monitorización y Control de Sistemas Mecatrónicos; y Microtecnologías para Diagnóstico In Vitro. Adicionalmente, se ha realizado la especificación de un sistema de Vigilancia Tecnológica que se implantará a lo largo del próximo año. 16 La cooperación con centros de referencia Los trabajos para establecer una red de cooperación internacional de centros de referencia están dando sus frutos. Cabe destacar los acuerdos con MU-MGEP (Comunicaciones inalámbricas y System on Chip), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Transformadores de media frecuencia, Aplicaciones de almacenamiento de energía electroquímico), e IMEC de Lovaina (Electrónica orgánica, Microsistemas para aplicaciones biomédicas y Comunicaciones cableadas e inalámbricas). Destacar igualmente el reconocimiento de la comunidad científica y de las Administraciones estando en la actualidad presentes en proyectos de las Administraciones vascas, españolas y europeas. La colaboración con empresas El presente ejercicio ha sido especialmente relevante en estructurar y dinamizar nuestra colaboración con las empresas. Se han constituido equipos de liderazgo de proyecto que han permitido mejorar la respuesta a nuestros clientes aportando un seguimiento mensual de las actividades en curso, de los presupuestos y de los plazos de ejecución. Asimismo, alrededor de estos equipos, se ha consolidado una estructura de investigadores con un conocimiento cercano de las necesidades de las empresas y de la evolución del sector en el que realizan su actividad. Se ha reforzado la cartera de proyectos en calidad y cantidad, incrementando el número de empresas tractoras y colaboradoras y los contenidos tecnológicos de los proyectos. La participación en los programas CENIT y ETORGAI se ha consolidado y ampliado. Tecnologías para el hogar digital El Grupo Fagor Electrodomésticos, quinto fabricante europeo de electrodomésticos y con presencia comercial en 130 países, está comprometido con la sostenibilidad y la innovación. Durante 2009 ha desarrollado varios proyectos en estrecha colaboración con IKERLAN-IK4, entre los que destacan los temas de gestión eficiente de la energía y la plataforma ubicua de servicios para el hogar. GESTIÓN EFICIENTE DE LA ENERGÍA EN EL HOGAR PLATAFORMA UBICUA DE SERVICIOS PARA EL HOGAR Fagor Electrodomésticos, en colaboración con IKERLAN-IK4, está desarrollando un gestor que optimiza el consumo de la energía eléctrica en el hogar. Fagor Electrodomésticos está desarrollando una plataforma ubicua para la gestión de servicios en el ámbito del hogar, en colaboración con IKERLAN-IK4. En el proyecto CENIT Gestión Activa de la Demanda, se ha abordado el desarrollo de un controlador de cargas sobre una plataforma hardware embebida miniaturizada, basado en comunicaciones power line BPL (Banda ancha de hasta 100 MBits). Destaca el concepto de diseño modular realizado que ha conseguido responder a las diferentes configuraciones demandadas. Esta nueva plataforma ofrecerá al usuario la gestión de diferentes servicios relacionados con los ámbitos de la salud, nutrición, confort, videoconferencia, control domótico y mantenimiento de electrodomésticos. En esta misma línea, se ha desarrollado un elemento para monitorizar el consumo individual de los electrodomésticos en un entorno local. Este elemento se comunica de forma inalámbrica con un monitor de consumos, que centraliza las medidas de consumo de los diferentes electrodomésticos del hogar. Los principales elementos de la plataforma son la red domótica Fagor, el HSB (Home System Box) y el servidor central. La red domótica Fagor integra los diferentes elementos del hogar, como dispositivos médicos, sensores ambientales, cámaras, pantallas, altavoces, actuadores y electrodomésticos. El equipo HSB contiene mecanismos que proporcionan el descubrimiento dinámico de dispositivos y servicios existentes en el hogar y su gestión remota desde el servidor central. Módem power line banda ancha sobre plataforma hardware embebida Gestor de servicios para el hogar instalado en el HomeLab de Fagor 17 Tecnologías para transporte vertical Orona, líder en el sector de elevación y con presencia en más de 85 países, presenta como seña de identidad su apuesta por la innovación y la investigación en red. Durante 2009 ha desarrollado varios proyectos en estrecha colaboración con IKERLAN-IK4, con el objeto de conseguir ascensores más sostenibles desde las tres vertientes, la económica, la energética y la social. ASCENSORES MÁS LIGEROS PARA REDUCIR EL CONSUMO ENERGÉTICO Orona está investigando, en colaboración con MU e IKERLAN-IK4, en la aplicación de nuevos materiales al diseño de ascensores más ligeros. Esta investigación persigue reducir el peso del ascensor e integrar el mayor número de funciones en una sola pieza. A lo largo de 2009, se ha abordado la definición de la topología ideal para las solicitaciones a las que se somete el techo, así como la generación de las ideas conceptuales que mejor permitan cumplir con los objetivos previstos. Los primeros diseños conceptuales presentan novedosas soluciones en ambas líneas de trabajo. Se han elaborado propuestas que reducen el peso en más del 50% con respecto a modelos actuales para cabina estándar de ocho personas. Asimismo, se ha logrado un diseño de techo en una sola pieza, reduciendo considerablemente el número de piezas a montar en obra. e-CONSERVACIÓN EN ASCENSORES Orona ha formado un equipo de trabajo liderado por IKERLAN-IK4 para desarrollar la e-conservación de ascensores en el que participan Tekniker-IK4 y MU. Las principales líneas de actividad en 2009 han sido las siguientes: ● Estrategias. Se ha realizado el análisis de identificación de componentes críticos causantes de las averías, se han elaborado propuestas de mejora, definido los indicadores de rendimiento y se ha trabajado en las estrategias en conservación. ● Monitorización. En colaboración con la UPC, se ha iniciado el desarrollo de procesos de monitorización en puertas de ascensores. ● Sensorización. En colaboración con Ceit-IK4, se ha lanzado el diseño de dispositivos para la sensorización de uno de los componentes más importantes en el ascensor. ● Metodología. Esta actividad aborda la elaboración de una metodología para optimizar los procesos de conservación de los sistemas de elevación adaptable a cualquier escenario futuro. Equipo de trabajo de IKERLAN-IK4 trabajando en el diseño conceptual del e-conservación o e-mantenimiento de Orona Diseño del techo del ascensor 18 SISTEMA DE AHORRO DE ENERGÍA PARA ASCENSORES Orona ha desarrollado, en colaboración con IKERLAN-IK4, un prototipo que logra una reducción de hasta el 30% del consumo de energía en el accionamiento del ascensor y de hasta un 50% de la potencia de red a contratar. NUEVO CONTROLADOR DE ASCENSORES Orona ha desarrollado, en colaboración con IKERLAN-IK4, un nuevo controlador de ascensores para el segmento residencial, que presenta, entre otras, las ventajas siguientes: ● Control preventivo. Incorpora un sistema de El prototipo incorpora el desarrollo de un sistema de almacenamiento de energía basado en ultracapacidades (o supercondensadores), concebido para ser conectado al accionamiento del motor del ascensor. Además, el prototipo también proporciona la prestación de rescate automático, es decir, ante un fallo de red, el sistema automáticamente alimenta el accionamiento para llevar la cabina a planta y permitir la evacuación de las personas. El diseño del prototipo se ha optimizado en dos aspectos fundamentales: la eficiencia energética y la disminución del volumen. Este último es muy importante debido a que el espacio disponible es cada vez más reducido. Sistema de almacenamiento de energía para ascensores Orona basado en ultracapacidades control preventivo de averías y autodiagnóstico. ● Capacidad de procesamiento. Se ha cuadruplicado tanto en capacidad de procesamiento como en memoria, sin aumentar el tamaño y reduciendo su consumo. Esta capacidad permite resolver eficazmente instalaciones múltiplex con hasta ocho maniobras en paralelo y tener la capacidad de gestionar ascensores de una velocidad de 4 m/s. ● Modularidad. El sistema permite aumentar su conectividad con interfaces como Ethernet, RS485 y CAN. Estos nuevos interfaces facilitan una comunicación que permite parametrizar el regulador y ofrecen la posibilidad de conectarse a otros dispositivos comerciales. Nuevo controlador de ascensores para el segmento residencial 19 Tecnologías para la tracción ferroviaria Construcciones y Auxiliar de Ferrocarriles (CAF), S.A., uno de los líderes internacionales en sistemas ferroviarios, investiga intensamente en el desarrollo de nuevas aplicaciones tecnológicas y cuenta con la colaboración de IKERLAN-IK4 para seguir aumentando los niveles de seguridad, confort y satisfacción a millones de usuarios. NUEVO SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN FERROVIARIA CONFIABLE EMBARCADO EN EL TREN El Grupo CAF ha iniciado, en colaboración con CEIT-IK4 e IKERLAN-IK4, el desarrollo de un nuevo sistema de señalización ferroviaria confiable embarcado en trenes convencionales y de alta velocidad. El nuevo sistema nace para dar respuesta al estándar europeo (ERTMS/ETCS) de señalización ferroviaria que promueve la interoperabilidad de trenes entre fronteras. El ERTMS/ETCS embarcado es un sistema embebido de protección automática del tren, que supervisa la distancia y velocidad recorrida por el tren con la información y autorizaciones recibidas de la infraestructura de vía y conductor. Este sistema deberá certificarse según los estándares europeos de seguridad. Para ello, en 2009 se ha abordado el diseño parcial de la arquitectura según los estándares ferroviarios EN-5012X para el máximo nivel de seguridad SIL4. PLATAFORMA EMBEBIDA HARDWARE Y SOFTWARE PARA TRENES DE ALTA VELOCIDAD Y CONVENCIONALES El Grupo CAF ha puesto en marcha este proyecto para desarrollar una plataforma embebida confiable, modular, tiempo-real y de altas prestaciones para ser embarcada en la mayoría de trenes, tanto de alta velocidad como en tranvías y metros. IKERLAN-IK4 colabora en el desarrollo de esta nueva plataforma embebida, que se está diseñando para que cumpla requisitos de confiabilidad y avanzadas prestaciones para aplicaciones ferroviarias. En el aspecto tecnológico destacan su aplicación para sistemas de control distribuido tiempo-real y el sistema de señalización integrado en el tren según el estándar europeo ERTMS/ETCS. La plataforma es un sistema embebido modular multiprocesador confiable que se ha concebido para realizar aplicaciones de nivel de seguridad SIL4. ERTMS/ETCS: European Rail Traffic Management System/ European Train Control System SIL: Safety integrity level Arquitectura de referencia del ETCS integrado en el tren Tren de alta velocidad de CAF, S.A. 20 Equipo de investigadores de la Empresa y del Centro, trabajando en la sala de proyectos CAF de sistemas embebidos CONVERTIDOR MODULAR DE 1,6 MEGAVATIOS PARA TRENES DE ALTA VELOCIDAD Y LOCOMOTORAS CAF y Trainelec han desarrollado, en colaboración con IKERLAN-IK4, un convertidor modular para aplicaciones MultiMW de tracción ferroviaria concebido especialmente para trenes de alta velocidad y locomotoras. El convertidor está basado en módulos de potencia, también conocidos por sus siglas en inglés PEBB (Power Electronics Building Block), que se conectan entre sí de forma modular para lograr potencias muy por encima del MW. El diseño de convertidores basados en PEBBs permite alcanzar mayores potencias, disminuye el tiempo de desarrollo, mejora la fiabilidad y mantenibilidad y reduce los costes. Los resultados de este proyecto permiten a Trainelec abordar el desarrollo de convertidores modulares para las aplicaciones más exigentes de tracción ferroviaria y ampliar su catálogo de productos. ACUMULADOR DE CARGA RÁPIDA PARA TRANVÍAS SIN CATENARIA Trainelec e IKERLAN-IK4 colaboran en la investigación de sistemas de acumulación de energía, con el fin de proveer a los tranvías de autonomía para funcionar sin catenaria en ciertos recorridos. El prototipo desarrollado para tranvía permite realizar ciertos recorridos sin catenaria con una pendiente menor a 0,6% y cargar el banco de ultracapacidades en 25 s a una potencia máxima de 400 kW. Para preservar la seguridad de las ultracapacidades, se ha desarrollado una tarjeta de equilibrado con monitorización de su estado y protecciones contra sobretensión y sobretemperatura. Los resultados de este sistema, que también recupera la energía de frenada, se han verificado en un tranvía real y será implementado en Metrocentro de Sevilla en 2010, permitiendo eliminar la catenaria en el centro de la ciudad. Convertidor DC/DC buck-boost multicanal junto con el sistema de almacenamiento de energía basado en ultracapacidades Prototipo de convertidor modular de 1,6 MW para aplicaciones de alterna y tensión de bus de hasta 4 kV 21 Tecnologías para aerogeneradores ALSTOM Wind, compañía de referencia en energías renovables, apuesta también por la energia eólica como fuente de energía limpia para hacer frente al desafío energético. Trabaja en diferentes temas de investigación tecnológica y cuenta con IKERLAN-IK4 para el desarrollo de su plan de innovación en el campo de los aerogeneradores. AEROGENERADORES DE GRAN POTENCIA. TÉCNICAS DE CONTROL PARA REDUCIR LAS CARGAS MECÁNICAS REUTILIZACIÓN Y GENERACIÓN DE CÓDIGO DE SOFTWARE DEL SISTEMA DE CONTROL DEL AEROGENERADOR ALSTOM Wind está investigando, en colaboración con IKERLAN-IK4, en la reducción de las cargas mecánicas en aerogeneradores de gran potencia mediante la aplicación de nuevas técnicas de control. El sistema embebido de control de turbinas eólicas desarrollado por ALSTOM Wind en colaboración con IKERLAN-IK4 continúa incorporando mejoras. Destacan la capacidad de personalización al cliente y la reducción del tiempo de lanzamiento de nuevos modelos al mercado. Para que los aerogeneradores puedan seguir creciendo en potencia y dimensiones, es necesario reducir las cargas mecánicas que sufren los diferentes componentes. Además, hay que tener en cuenta que esta situación se agrava en las instalaciones marinas (off-shore). En este contexto, se está trabajando en la aplicación de técnicas de control en dos líneas: por una parte, en el tren de potencia y, por otra, en todo el sistema. En ambos casos, las condiciones de funcionamento simulan situaciones reales bajo las que trabajan los aerogeneradores. En concreto, se dedica especial atención a los casos de condiciones extremas de viento, tal como aparecen en la norma IEC 61400-1. Para abordar estos desafíos, se ha desarrollado este proyecto que aplica paradigmas de reutilización de software para sistemas embebidos y se basa en la concepción del actual software controlador como una familia de controladores. En primer lugar, se ha modelado la algoritmia con modelos de software que se abstraen de la implementación de código y, además, se han introducido nuevas capacidades de automatización en la generación de código. La principal ventaja del sistema radica en que, en lugar de implementar código, se trabaja directamente sobre modelos. Imagen de un aerogenerador de ALSTOM Wind 22 Diseño visual del software de control PLATAFORMA DE CONTROL CONFIABLE CON ETHERNET TIEMPO REAL ALSTOM Wind está desarrollando, en colaboración con IKERLAN-IK4, una nueva arquitectura para mejorar la confiabilidad de la plataforma embebida de control del aerogenerador. En la fase inicial, se han analizado las alternativas actuales de comunicación basadas en Ethernet tiempo real: EtherCAT, Ethernet Powerlink, Profinet, etc. En la fase de selección, se han tenido en cuenta aspectos cualitativos y se han cuantificado las ventajas de cada una de las opciones en base a la metodología desarrollada en IKERLAN-IK4. Como resultado de estas acciones, se ha definido la nueva aquitectura de comunicaciones, que permitirá mejorar la confiabilidad y la interoperabilidad dentro del propio aerogenerador y en su relación con el exterior, a nivel de parque eólico. CARACTERIZACIÓN DINÁMICA DE AEROGENERADORES ALSTOM Wind está investigando el comportamiento dinámico de los aerogeneradores en colaboración con IKERLAN-IK4. La primera fase del proyecto consiste en la aplicación de la técnica de Análisis Modal Operacional (OMA) a nivel de simulación. Este primer paso “virtual” tiene la misión de evaluar si es factible aplicar esta técnica a los aerogeneradores y, en caso positivo, anticiparse a la problemática que aparecerá durante la aplicación “real”. La aplicación del Análisis Modal Operacional a un aerogenerador supone un reto para la ingeniería mecánica por las dificultades que entraña. Una de ellas es que dispone de una parte en movimiento (el rotor). Otra de las dificultades son las distintas configuraciones debidas a la orientación de la pala o del rotor, y una tercera es la gran influencia ejercida por el viento. La fase actual aborda la incorporación de dicha solución en la plataforma embebida de control del aerogenerador. Parque eólico con aerogeneradores de ALSTOM Wind Fase de sensorización del aerogenerador 23 Tecnologías para válvulas de servicio severo AMPO, empresa referente en la producción de válvulas industriales para aplicaciones del sector del gas, petróleo, petroquímicas, plataformas marinas, etc., está desarrollando, en colaboración con IKERLAN-IK4, nuevas soluciones tecnológicas para válvulas que trabajan en condiciones extremas. NUEVAS VÁLVULAS DE ALTA TEMPERATURA AMPO Valves, en colaboración con IKERLAN-IK4, ha diseñado una nueva gama de válvulas de bola para aplicaciones a alta temperatura. El funcionamiento de las válvulas con fluidos a temperaturas superiores a 150ºC causa la degradación de los materiales poliméricos que habitualmente se utilizan para conseguir la estanqueidad. Este requerimiento se ha solventado diseñando una válvula que presenta cierres de contacto metal-metal y juntas de grafito pretensado. La labor más crítica de este diseño ha sido el establecimiento de los criterios para el dimensionamiento de las juntas. Estos criterios se han fundamentado en los resultados obtenidos de un gran número de ensayos experimentales, en los cuales se han analizado variables como forma, densidad y fuerza de pretensado. Estos desarrollos han culminado con la ampliación del catálogo y la puesta en el mercado de estas nuevas válvulas. Válvula de alta temperatura 24 DISEÑO DE UN BANCO DE ENSAYOS PARA VÁLVULAS DE ALTA PRESIÓN AMPO Valves, en colaboración con IKERLAN-IK4, está trabajando en el diseño de soluciones de sellado que reduzcan las emisiones fugitivas de gases nocivos. El proyecto persigue que la gama de válvulas de alta presión cumpla con los requisitos medioambientales más exigentes, con el objetivo de que las emisiones al medio ambiente se vayan reduciendo hasta que sean casi nulas. La actividad más importante llevada a cabo en 2009 ha consistido en el diseño de un banco de ensayos. En él se realizarán diferentes tipos de ensayos para obtener los datos necesarios con los que estudiar y evaluar experimentalmente las variables más significativas que intervienen en el sellado de la válvula. El conocimiento del comportamiento de dichas variables permitirá el diseño de soluciones de sellado que cumplan las más exigentes normas medioambientales. Diseño 3D del banco de ensayos para estudiar el sellado del sistema de accionamiento de las válvulas Tecnologías para redes eléctricas OLDAR Electrónica es la empresa del Grupo Ormazabal dedicada al desarrollo y producción de soluciones de electrónica de potencia para redes de distribución eléctrica. En el marco de su plan de desarrollo, está investigando, en colaboración con IKERLAN-IK4, en convertidores de potencia que puedan prestar servicios de gran valor añadido a la red de distribución eléctrica. Durante 2009, se ha trabajado en el siguiente desarrollo: CONVERTIDOR ELECTRÓNICO PARA LA PUESTA A TIERRA DE TRANSFORMADORES DE AT/MT OLDAR Electrónica está desarrollando, en colaboración con IKERLAN-IK4, un convertidor de electrónica de potencia para aplicaciones de mejora de la operación del sistema eléctrico. En concreto, se trata de un convertidor electrónico que instalado en subestaciones eléctricas realiza la función de puesta a tierra electrónica, aportando las siguientes funcionalidades al sistema eléctrico: ● Extinción de la corriente de falta. Esta función permite disminuir el número de interrupciones del suministro provocadas por las faltas más frecuentes. Para ello, el sistema es capaz de despejar la falta mediante la eliminación de la corriente sin necesidad de la apertura del interruptor de cabecera. ● Localización de faltas. Mediante esta función, el sistema adquiere un valor añadido importante porque optimiza el desplazamiento de las brigadas de mantenimiento para la reparación de las averías sobre el terreno. ● Mantenimiento predictivo. Mediante esta función de análisis del estado de la red, el sistema inyecta señales controladas a la red, que permiten identificar los puntos más débiles de la misma (aislamientos deteriorados y otros). Esta información puede ser utilizada para la toma de decisión de acciones de mantenimiento. El convertidor diseñado se basa en un núcleo modular, que permite una importante escalabilidad. El sistema incorpora además algoritmos de control avanzados que lo dotan de una gran versatilidad y la capacidad de prestar las diferentes funciones demandadas al mismo. Prototipo del núcleo de potencia del convertidor (Active Converter for Transformer Electronic Earthing - ACTEA) 25 Otros campos de aplicación DESARROLLO DE SISTEMAS DE MANTENIMIENTO Y DE PERSONALIZACIÓN PARA NUEVOS CONCEPTOS DE INVERNADEROS El grupo ULMA está investigando, en colaboración con IKERLAN-IK4, en un nuevo concepto de invernadero en el marco del proyecto CENIT MEDIODIA. Durante 2009 se ha avanzado en las siguientes líneas de investigación: ● Entorno informático de soporte al proceso de generación de información técnica en proyectos de invernaderos automáticos. ● Servicio de diagnóstico de fallos que explote la información contenida en múltiples modelos implícitos heterogéneos. ● Plataforma software basada en una arquitectura orientada a servicios, que permita la incorporación de soluciones de valor añadido para el usuario final, como mantenimiento, diagnóstico y asistencia remota, tanto en su crecimiento como en el procesado. Estos desarrollos persiguen que la personalización de los sistemas de control a diferentes invernaderos alcance las mayores cotas de eficiencia. NUEVOS CONTROLADORES PARA PRENSAS DE GRAN POTENCIA Fagor Arrasate, Onapres, Koniker e IKERLAN-IK4 están colaborando en la investigación de sistemas de estampación de gran potencia adaptados a las exigencias de ahorro energético, productividad y calidad del sector del automóvil. La investigación se centra en el desarrollo de nuevos controladores y en las tecnologías de servoaccionamientos y de almacenamiento de energía. Durante 2009 se han realizado dos nuevos controladores en la plataforma SIMOTION: uno para el cojín hidráulico y otro para el nuevo concepto de carro hidráulico para prensas hidráulicas de gran tamaño. Estos controladores se han integrado en la nueva prensa de embutición que Onapres y Fagor han construido para Ford. Las características de esta nueva prensa hidráulica de gran potencia y gran velocidad de embutición son: prensa de 2250 Ta, con cojín hidráulico de 600 Ta y máxima velocidad de embutición de 400 mm/s. Nueva prensa hidráulica de gran potencia y gran velocidad de embutición Maqueta del invernadero MEDIODIA junto a invernadero de ULMA 26 FUENTES DE LUZ MICROESTRUCTURADAS PARA CODIFICADORES ÓPTICOS DE POSICIÓN Fagor Automation está investigando, en colaboración con IKERLAN-IK4, las tecnologías de los diodos emisores de luz orgánicos para su aplicación al desarrollo de un nuevo codificador óptico de posición. La investigación aborda la posibilidad de integrar fuentes de luz microestructuradas en una de las redes de difracción utilizadas en los sistemas de codificación. En pruebas de laboratorio se ha conseguido fabricar rejillas microestructuradas de diodos emisores de luz orgánicos con periodos de hasta 10 micras. Los experimentos realizados presentan resultados optimistas para su aplicación a la fabricación de una nueva generación de cabezales ópticos con mayores tolerancias de posicionado y mayor facilidad de ensamblaje. 1 Fotografía de un diodo emisor de luz orgánico en estado ON, donde se pueden apreciar los procesos de microestructuración aplicados a una de las zonas del diodo. La luz, previamente uniforme por toda el área, es tratada para obtener zonas claras y oscuras de acuerdo a los requerimientos del encóder. En este caso, se han desarrollado rejillas periódicas de 10, 20 y 30 micras sobre un área de 1x3 mm MONITOR-DESFIBRILADOR MULTIPARAMÉTRICO Osatu, empresa especializada en el campo de los desfibriladores AED y monitores-desfibriladores, está desarrollando en colaboración con IKERLAN-IK4 un nuevo monitor-desfibrilador multiparamétrico, destinado fundamentalmente a personal médico y para su utilización en entornos prehospitalarios y hospitalarios. El nuevo equipo, dotado de tecnología de onda bifásica, ofrece las características de monitorización de ECG (electrocardiograma), almacenamiento de señal en memoria para su posterior análisis, transmisión remota de señales ECG, ayuda al usuario mediante mensajes de audio, etc. Destaca su concepción de diseño modular, el cual ofrece a los clientes la posibilidad de personalizar el equipo a sus necesidades médicas. El equipo permitirá incorporar los siguientes dispositivos: marcapasos, pulsioxímetro, capnógrafo y un módulo de presión noinvasivo, todo ello de forma ágil e intuitiva. Prototipo del nuevo monitor-desfibrilador multiparamétrico de Osatu que se comercializa con la marca BEXEN 2 Fotografía del mismo OLED en estado OFF 27 UNIDAD DE PROCESOS DE DISEÑO Y PRODUCCIÓN Juan Carlos Beit ialarrangoit ia Director de la Unidad de Procesos de Diseño y Producción Las empresas siguen buscando incrementar la competitividad de sus negocios y crear nuevas oportunidades en los nuevos sectores emergentes. Las consecuencias de la globalización y la crisis actual requieren de una apuesta clara de las empresas por la innovación, de forma que cada empresa enfoque su innovación en propuestas de valor diferenciadoras y personalizadas que formulan su estrategia de negocio competitiva. La Unidad de Procesos de Diseño y Producción de IKERLAN-IK4 centra su colaboración con las empresas en la definición de procesos propios personalizados que les permitan ofrecer a los mercados productos y servicios diferenciados y ganadores. Durante 2009, esta Unidad ha colaborado con las empresas cliente en la definición de procesos personalizados propios en dos ámbitos de la cadena de valor: la identificación y definición de nuevos productos y servicios que le permitan a la empresa ofrecer al mercado una propuesta de valor diferenciada y única; y la consecución de la eficiencia operativa para incrementar la competitividad. Definición de nuevos productos y servicios Tanto en el caso de empresas con producto propio como si están orientadas a procesos o a tecnología, cada empresa debe definir SU PARTICULAR agenda de innovación. IKERLAN-IK4 está acompañando a las empresas en su reinvención mediante un reposicionamiento en la cadena de valor, perfilando una propuesta de valor diferenciadora, focalizando su inversión en los conocimientos y tecnologías clave de diferenciación, y estableciendo alianzas y colaboraciones que complementen su potencial. En esta colaboración se definen los cambios estratégicos y organizacionales necesarios a abordar por cada empresa para poder afrontar con éxito los procesos de innovación. Lo más importante es tener claro a dónde se quiere llegar (el NORTE). A continuación se establecen las visiones compartidas en la organización que pongan en común las perspectivas de mercado, producto-servicio y tecnología. 28 Es necesario pensar en el medio y el largo plazo (no solo en el corto) e interiorizar que el desarrollo de tecnología y de producto-servicio son tipos de proyectos y procesos distintos. Desde IKERLAN-IK4 estamos convencidos de que la empresa debe establecer siempre un mapa de ruta (roadmap – herramienta de planificación de alto nivel) para el desarrollo e implementación de dichos planes de innovación y estrategias. Además, esta herramienta es el mejor medio de comunicación de dichos planes a la organización, porque proporciona el medio de relacionar la tecnología y demás recursos con los productos y servicios futuros, así como con los objetivos del negocio. Eficiencia operativa Es el segundo ingrediente indispensable para satisfacer a los clientes de las empresas, permitiendo mantener dicha satisfacción durante la vida del producto y servicio que se les ofrece (lo que necesitan y en el momento solicitado), de manera que los clientes vivan experiencias que desean repetir. La definición y el desarrollo de la eficiencia operativa deben estar contemplados desde la concepción misma de los nuevos productos y servicios. Destacar también que en el marco del “Programa para la Promoción de una Sociedad Emprendedora en Gipuzkoa” de la Diputación Foral de Gipuzkoa, se ha desarrollado una metodología específica para PYMEs que les permita incorporarse en proyectos de innovación tecnológica radical. Organizar y sistematizar la innovacion de la empresa La organización y sistematización de la innovación en la empresa es una línea de actuación en la que IKERLAN-IK4 dispone de una dilatada experiencia. Desde hace más de una década trabaja en estrecha colaboración con la empresa en el diseño y desarrollo de su propia estrategia de producto y servicio. El Centro dispone de un conjunto de modelos, metodologías y herramientas para la identificación de oportunidades y generación de nuevas ideas que permiten a las empresas desarrollar y ofrecer al mercado nuevos productos y servicios. Este conjunto de modelos, metodologías y herramientas combinan e integran la definición y gestión de escenarios de futuro y hojas de ruta de retos de innovación, gestión de la organización y dinamización de redes de colaboraciones. Durante el año 2009 destacan las dos nuevas aplicaciones siguientes. DISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DEL SISTEMA DE INNOVACIÓN Fagor Hometek, en colaboración con IKERLAN-IK4, ha realizado el diagnóstico, diseño y puesta en marcha del sistema de innovación en red del Grupo Fagor Electrodomésticos. El resultado más destacable de este proyecto ha sido la integración de los tres ejes de la innovación en el grupo empresarial: ● Integración de las actividades (gobierno, estrategia, proceso de innovación, medición, gestión de infraestructuras). ● Integración de las organizaciones y entidades implicadas en la innovación (internas y externas). ● Integración en redes abiertas a la persona (clientes, usuarios, trabajadores, etc.). En el marco del proyecto, también se han desarrollado intervenciones concretas para la innovación tanto de productos asociados a un único negocio, como otras de carácter transversal a todos sus negocios y en colaboración con proveedores. Modelo de referencia del sistema de innovación del Grupo Fagor Electrodomésticos LA ORIENTACIÓN AL CLIENTE COMO MOTOR DE LA INNOVACIÓN AMPO Valves, en colaboración con IKERLAN-IK4, está llevando a cabo la sistematización de la innovación en la organización. Concretamente, está integrando las actividades de innovación de la empresa en los procesos de creación de nuevo valor y ejecución de pedidos. En el proceso de creación de nuevo valor, IKERLAN-IK4 ha participado en la dinamización de la colaboración AMPO-ENAGAS. Las acciones se han centrado en la identificación de necesidades y expectativas del cliente y en la identificación y activación de proyectos de innovación dirigidos a crear nuevos productos y servicios orientados a la satisfacción de dichas necesidades. La colaboración en el proceso de ejecución de pedidos ha consistido en adaptar el concepto Flawless Start-up (puesta en marcha sin fallos y a la primera de instalaciones de energía) a los procesos internos de fabricación y montaje de AMPO. Infografía de Planta de GLN (Gas Natural Licuado) 29 Garantizar la respuesta de la Cadena de Suministro y del ciclo productivo La eficiencia operativa de las empresas requiere del diseño y puesta en marcha de redes de suministro eficientes que garanticen los plazos, aumenten la flexibilidad de respuesta, mejoren la productividad, disminuyan los stocks, simplifiquen los flujos de materiales y rentabilicen las inversiones requeridas. IKERLAN-IK4 dispone de metodologías y herramientas para diseñar, evaluar e implantar redes de suministro dinámicas y flujos productivos sincronizados. Durante el año 2009 destaca el trabajo realizado en colaboración con DANOBAT GROUP en proyectos de cambio de los procesos de diseño y producción con el fin de asegurar y reducir plazos, aumentar la disponibilidad de las máquinas y mejorar la eficiencia operativa. NUEVOS PROCESOS EN DISEÑO Y PRODUCCIÓN DE FRESADORAS SORALUCE, empresa asociada a DANOBAT GROUP, ha desarrollado en colaboración con IKERLAN-IK4 este proyecto de cambio, con los siguientes resultados: ● Catálogo de cabezales. Catálogo racionalizado desde las ópticas de mercado y técnica, capaz de responder de forma más eficiente en funcionalidad y coste. ● Plataforma modular. Implantado un modelo de suministro modular propio que contempla los aspectos de lanzamiento, gestión de proveedores (contra pedido y contra stock), montaje y puesta a punto. ● Sistema de planificación. Destaca la sencillez del sistema diseñado, que abarca las labores de montaje y aprovisionamientos críticos. ● Eficiencia operativa en la gestión del montaje. Se ha diseñado un modelo de gestión para máquinas medianas y grandes, que acorta y asegura los plazos de entrega, simplifica la gestión y aumenta las rotaciones de 4 a 6. NUEVO MODELO DE GESTIÓN DE MONTAJE DE INSTALACIONES DE CORTE Y TALADRADO En el marco de una oferta integral que combina sierras de cinta e instalaciones de corte (cinta o plasma) y/o taladrado y para optimizar las capacidades productivas, la División de Corte y Taladrado de DANOBAT, en colaboración con IKERLAN-IK4, ha trabajado en la definición de un modelo de gestión capaz de asegurar distintos ritmos de montaje. Para ello, se ha diseñado un modelo escalable que se adapta a la demanda del mercado. Los principales desarrollos realizados han sido los siguientes: formalización de los procesos, modelo de montaje, lay-outs de células, alineamiento de la capacidad de los proveedores, sistema de planificación y herramienta de programación. Mecanizado de bujes en fresadora de SORALUCE Sistema de corte y taladrado de DANOBAT 30 Redes de innovación El grupo ULMA, uno de los mayores grupos empresariales del País Vasco, desarrolla su actividad en torno a 8 unidades estratégicas de Negocio, y cuenta con la colaboración de IKERLAN-IK4 en su plan para formalizar la estrategia de innovación y despliegue del portafolio de proyectos de desarrollo de producto, procesos y servicios. En 2009 destacan los siguientes trabajos. LANZAMIENTO DE NUEVAS ACTIVIDADES ULMA Innovación está desarrollando un proceso de identificación, formalización y lanzamiento de nuevas actividades empresariales basadas en tecnología. IKERLAN-IK4 ha colaborado en este proceso en la elaboración de un estudio del estado del arte de las tecnologías (aportando el conocimiento de tecnólogos expertos); y en la organización, preparación y dinamización de talleres de reflexión para identificar y caracterizar oportunidades de lanzamiento de nuevas actividades. DEFINICIÓN DEL PLAN TECNOLÓGICO ULMA Packaging ha realizado, en colaboración con IKERLAN-IK4, una hoja de ruta (roadmap) a medio-largo plazo. Como resultado, se ha definido un Plan Tecnológico con un horizonte de largo plazo (8 años) y se ha detallado su despliegue inicial en un conjunto de proyectos de desarrollo tecnológico y de producto. Muestra de diferentes máquinas de envasado de ULMA TRAZABILIDAD Y SEGURIDAD ALIMENTARIA EN LA AGRICULTURA BAJO PLÁSTICO ULMA Handling Systems y ULMA Packaging, en el marco del proyecto CENIT MEDIODIA, están desarrollando, en colaboración con IKERLAN-IK4, un sistema de trazabilidad para un nuevo concepto de invernadero, aplicable también a otros sectores industriales. Durante el año 2009, se ha desarrollado y validado un prototipo software basado en el estándar internacional EPCglobal, que es capaz de capturar “eventos de trazabilidad” a partir de fuentes heterogéneas (RFID, PLCs, SGAs y SCADAs). Destacar que este prototipo contempla tanto los procesos de la cadena de suministro como los procesos internos del invernadero. La información de trazabilidad recogida en el repositorio central EPCIS (Electronic Product Code Information Service) se expone vía servicios Web y se han desarrollado aplicaciones cliente Web experimentales de consulta al EPCIS. Bodegón de productos envasados Imagen de un almacén automático de ULMA 31 Otros campos de aplicación MODULARIZACIÓN DEL PRODUCTO/PROCESO DE CENTROS DE TORNEADO VERTICAL GMTK Multi-process Machining es una empresa suministradora de soluciones/aplicaciones basadas en centros de torneado vertical, que está trabajando en la modularización de su producto/proceso con la colaboración de IKERLAN-IK4. Durante 2009, se ha avanzado en el desarrollo de las dos líneas siguientes: ● Modularización. Se ha diseñado el producto a partir de una arquitectura modular integral, rompiendo con la tradicional división en mecánica, electrónica e instalaciones. ● Diseño de flujo productivo. Esta concepción modular se ha extendido al sistema productivo (montaje general, ensamblaje de módulos, proveedores…), estableciendo el proceso óptimo de montaje y puesta a punto. Con los resultados obtenidos, se han cuantificado los requisitos de recursos necesarios (personas, espacios, equipos) para el diseño de la nueva planta. Centro de torneado vertical 32 TRANSPORTE INTELIGENTE. DESARROLLO EXPERIMENTAL DE UN NUEVO SISTEMA AUTOMÁTICO DE PEAJE LKS está desarrollando, en colaboración con IKERLAN-IK4 y dentro del programa ETORGAI, el proyecto iToll. Se trata de un nuevo sistema de peaje automático con cobro electrónico para el transporte por carretera y sin necesidad de que los vehículos moderen su velocidad. El Centro de Control determina el peaje en tiempo real mediante el procesado de la información que recibe del sistema de cámaras de identificación de matrículas instaladas en los puntos de referencia de la infraestructura viaria. También calcula densidades de tráfico y ofrece ayudas para gestionar el proceso completo, pudiendo interactuar con otros servicios implicados: centros de tráfico, seguridad, asistencia… Los trabajos realizados ofrecen resultados esperanzadores en la investigación y desarrollo estratégico de sistemas de transporte inteligente y específicamente en temas de peaje electrónico y de cobro por uso de las infraestructuras viarias. Pantalla de monitorización de la densidad del tráfico en puntos de peaje POSICIONAMIENTO ESTRATÉGICO DE MONDRAGÓN AUTOMOCIÓN CHP EN EL AUTOMÓVIL ELÉCTRICO Mondragón Automoción CHP, en el marco de su reflexión estratégica y en colaboración con Edertek e IKERLAN-IK4, está identificando las oportunidades de negocio que presenta el automóvil eléctrico. La primera fase ha abordado la elaboración de un informe que recoge las oportunidades que el desarrollo y comercialización del automóvil eléctrico suponen en general y sobre su potencial influencia dentro de las actividades de Mondragón Automoción CHP. Para la segunda fase se ha organizado un taller de reflexión compuesto por los responsables de los diferentes negocios, donde se ha llevado a cabo el análisis, valoración, priorización y selección de las oportunidades más relevantes. Finalmente, para las oportunidades seleccionadas, se han diseñado los correspondientes roadmaps que despliegan hitos de mercado, producto, tecnología y alianzas. EFICIENCIA OPERATIVA EN LA FABRICACIÓN DE COMPRESORES Arizaga, Bastarrica y Cía (ABC), empresa que se distingue por su compresor de pistón más fiable y eficiente del mercado, está investigando, en colaboración con IKERLAN-IK4, en la mejora de su eficiencia operativa en los temas siguientes: ● Saber hacer. La recopilación y formalización del saber hacer de los expertos de ABC ha permitido clarificar y completar el conocimiento sobre las aplicaciones y su cálculo. Este saber hacer se ha extendido a toda la organización. ● Procesos de diseño. Los trabajos de rediseño de las actividades, reorganización de los recursos y una serie de nuevas herramientas auxiliares están proporcionando recortes importantes en plazos de respuesta tanto en ofertas como en proyectos. ● Modelo de gestión. Se ha diseñado un modelo de gestión que abarca tanto la planta de mecanizados como la planta de montaje y que permitirá asegurar los plazos de respuesta. Batería Unidad de control Motor eléctrico trasero Componentes tipo de un coche eléctrico Modelo de compresor para el sector de cogeneración Techo solar Motor eléctrico delantero Generador Motor de apoyo 33 UNIDAD DE ENERGÍA Ander Laresgoit i Director de la Unidad de Energía Por primera vez todos los gobiernos del mundo reuniéndose en Copenhague han reconocido implícitamente que el consumo excesivo de hidrocarburos es responsable de una gran parte del calentamiento global. En los últimos 30 años se ha producido un avance apreciable en la mejora de la eficiencia energética y en la utilización de fuentes energéticas renovables que, sin embargo, ha resultado insuficiente para evitar que el consumo energético y las emisiones de CO2 hayan seguido creciendo sin pausa. Este crecimiento se ha debido a la gran expansión económica de los últimos años que ha compensado con creces la mejora de la eficiencia y el despliegue de las renovables. Esto indica que es necesario trabajar mucho más en el desarrollo de estas tecnologías energéticas para que sea posible un desarrollo económico que no vaya acompañado, necesariamente, por un incremento del consumo de energía y de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, la Unidad de Energía ha continuado trabajando en el desarrollo de tecnologías energéticas: renovables, de generación eficiente de la electricidad y de utilización eficiente del gas y electricidad. Concretamente, se ha trabajado en dos proyectos de investigación relacionados con las pilas de combustible de óxido sólido y la pirólisis rápida de la biomasa, destacándose los avances siguientes: Tecnología de pilas de óxido sólido Se ha avanzado considerablemente en esta tecnología: desarrollando interconectores metálicos de buenas prestaciones y fácil fabricación que han demostrado su eficacia y durabilidad; construyendo los primeros subconjuntos de celdas que han sido probados conectando dos en serie; y mejorando la estanqueidad de la conexión de las celdas al distribuidor. La Unidad mantiene acuerdos de colaboración con organizaciones referentes en la investigación de pilas de combustible, como SOFCPower (Italia), École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suiza), etc. En el campo de la transferencia, se ha colaborado en proyectos industriales en el desarrollo de sistemas de cogeneración basados en pilas de combustible y motores Stirling, y en el desarrollo de quemadores y sistemas de combustión de biocombustibles líquidos. Destacan los siguientes: ● Desarrollo de los módulos para un stack de óxido ● Transformación de la biomasa La planta experimental de pirólisis ha funcionado de una manera estable con una capacidad de procesamiento cercana a 25 kg/hora. Se ha probado en frío, satisfactoriamente, un reactor doble sin accionamientos mecánicos para la integración térmica de la planta, válido para los 25kg/hora actuales y para su escalado a 250 kg/hora. 34 ● ● ● sólido para aplicaciones domésticas y de su sistema de reformado de gas natural. Proyecto DEIMOS (CENIT). Desarrollo del Balance of Plant y puesta en funcionamiento de un generador de electricidad y calor basado en una pila de combustible de óxido sólido. Proyecto FlameSOFC (6PM de la UE). Desarrollo de un generador térmico para biocombustibles líquidos. Proyecto PIIBE (CENIT). Desarrollo de fibras cerámicas para nuevos quemadores de gas de combustión limpia, con mejores propiedades radiantes y de menor costo. Mejora de la robustez de un equipo de microgeneración Stirling. Microgenerador de electricidad y calor basado en pilas de combustible de óxido sólido Fagor, Copreci y la División de Mondragón Componentes, en colaboración con IKERLAN-IK4, trabajan en el desarrollo de un sistema de cogeneración para uso doméstico basado en pilas de combustible de óxido sólido. El combustible que utilizará este generador de electricidad y calor podrá ser gas natural, GLPs o gasóleo. En 2009 se ha avanzado en el desarrollo del stack, el reformador y el prototipo experimental. DESARROLLO DEL STACK Y DEL SISTEMA AUXILIAR (BOP) Fagor, Copreci y Mondragón Componentes están desarrollando, en colaboración con IKERLAN-IK4, el stack y el sistema auxiliar para el generador doméstico de electricidad y calor basado en pila de combustible de óxido sólido. ● Stack. Se ha desarrollado el módulo compuesto por el sistema de distribución de combustible, el interconector eléctrico del cátodo y varias celdas conectadas en paralelo. Las pruebas realizadas sobre varios de estos módulos han permitido validar el diseño conceptual. Este diseño será empleado en la siguiente fase del desarrollo del stack. ● Sistema auxiliar o balance de planta (BoP). El trabajo principal se ha dedicado al desarrollo del reformador de combustible de gas natural. Este produce, vía reformado mediante vapor, el combustible necesario para alimentar una pila de combustible de 2 kW eléctricos. Realización de ensayos del conjunto reformador más el generador de humos en banco de pruebas PROTOTIPO EXPERIMENTAL DE UN COGENERADOR BASADO EN PILA DE COMBUSTIBLE DE ÓXIDO SÓLIDO Fagor Electrodomésticos e IKERLAN-IK4 están participando en el proyecto europeo FlameSOFC que tiene como objetivo demostrar la viabilidad de las pilas de combustible de óxido sólido. Para ello, se está trabajando en el desarrollo de un generador de electricidad y calor capaz de trabajar con gas natural, en el que también colaboran el TU-Freiberg y EBZ de Alemania. Como resultado de esta investigación, se ha desarrollado un primer prototipo experimental que ha sido instalado en el laboratorio de pilas de combustible de IKERLAN-IK4. Los primeros ensayos realizados a la temperatura de operación muestran un funcionamiento acorde con las especificaciones definidas. Hay que remarcar que en la actualidad es uno de los primeros sistemas de cogeración basados en pilas de combustible de óxido sólido en el ámbito mundial. Prototipo experimental del cogenerador instalado en el laboratorio de pilas de combustible de IKERLAN-IK4. Puesta en marcha y realización de ensayos 35 Otros campos de aplicación CALDERA DE FUEL CON CAPACIDAD PARA MODULAR LA POTENCIA TÉRMICA Y MULTI-BIOCOMBUSTIBLE Tifell ha desarrollado una novedosa caldera para biocombustibles líquidos en colaboración con IKERLAN-IK4. La nueva caldera presenta dos innovaciones absolutamente radicales a escala mundial: tiene capacidad para modular la potencia térmica y es multicombustible (puede utilizar gasóleo C, nuevos biocombustibles como el biodiésel y mezclas de gasóleo C con aceites vegetales o con aceites reciclados de fritado). Y todo ello con un ajuste automático de las condiciones de la combustión, adaptándose a las características de cada combustible. La nueva caldera modulante, multi-biocombustible y autoajustable, presenta una elevada eficiencia térmica y una tasa de emisiones del mismo nivel que las más avanzadas calderas de gas, permitiendo además la utilización de combustibles renovables. Actualmente, se está trabajando en un proyecto de industrialización para el mercado de la calefacción doméstica. Prototipo experimental de caldera de fuel con capacidad para modular la potencia térmica y multi-biocombustible NUEVOS QUEMADORES DE GAS DE COMBUSTIÓN LIMPIA REALIZADOS CON FIBRAS CERÁMICAS Ceramat, CEIT-IK4 e IKERLAN-IK4 colaboran en la investigación de nuevos materiales y estructuras de fibras cerámicas para el desarrollo de nuevos quemadores de gas de combustión limpia, con mejores propiedades radiantes y de menor costo. Las fibras cerámicas de carburo de silicio se han utilizado para desarrollar dos tipos de quemadores: uno de estructuras perforadas para aplicaciones de alta potencia específica, como calderas o calentadores de agua, y otro de estructuras no perforadas para aplicaciones de calentamiento radiante. Como demostración de la aplicabilidad del material quemador que actualmente fabrica Ceramat, se ha rediseñado el grupo calefactor de una caldera doméstica de Fondital. La nueva caldera, con el quemador Ceramat desarrollado, ha mostrado una significativa reducción en las emisiones contaminantes, y un casi nulo nivel de ruido, lo que ha permitido eliminar el silenciador de la caldera original. Diseño CFD del nuevo quemador CERAMAT plano Configuración final 36 SISTEMA DE TRIGENERACIÓN PARA USO DOMÉSTICO MICROGENERADOR CON TECNOLOGÍA STIRLING Fagor electrodomésticos, en colaboración con IKERLAN-IK4, está explorando la viabilidad técnica y económica de instalaciones de baja potencia de trigeneración (producción integrada de calor, frío y electricidad). Efficient Home Energy (EHE), S.L. ha trabajado, en colaboración con IKERLAN-IK4, en el proceso de mejora de la robustez y certificación del equipo de microgeneración de 9,5 kW térmicos y 1 kW eléctrico basado en la tecnología Stirling. Este trabajo, que se está realizando en el marco del proyecto europeo POLYSMART, tiene un doble objetivo: reducir el consumo de energía para la producción de frío y mejorar la viabilidad económica al incrementar las horas de funcionamiento del cogenerador de calor y electricidad. Para la mejora de la robustez del equipo, se han llevado a cabo los correspondientes trabajos de adecuación del sistema, lo que ha permitido obtener los siguientes resultados: validación de las especificaciones técnicas del equipo tales como los rendimientos eléctrico y térmico, comprobación de las emisiones de gases contaminantes, estabilidad de la llama con los gases límite, y evaluación de aspectos de seguridad tanto para el equipo como para el usuario. Para recoger datos reales y valorar diferentes combinaciones, POLYSMART cuenta con doce instalaciones de demostración distribuidas por toda Europa, ubicada una de ellas en IKERLAN-IK4, que están siendo monitorizadas y evaluadas. Hay que destacar que como resultado de este proyecto se ha logrado lanzar al mercado este microgenerador en el último trimestre del año pasado. A lo largo de 2009 se ha finalizado el estudio de oportunidades de mercado, el estado del arte de los componentes clave y la definición de la estructura para la evaluación común de todas las instalaciones. Equipo de microcogeneración Stirling instalado en el laboratorio de combustión de IKERLAN-IK4. Planta piloto de trigeneración instalada en IKERLAN-IK4 de 5 kW eléctricos, 4,5 kW de frío y 12,5 kW de calor 37 05 MIRANDO AL FUTURO Almacenamiento eléctrico Los sistemas de almacenamiento eléctrico han sido una tecnología clave para el desarrollo de nuevos productos que han irrumpido en nuestras vidas durante los últimos años, como los automóviles, teléfonos móviles y ordenadores portátiles, entre otros muchos. Durante los últimos años, estamos percibiendo que la evolución tecnológica de los sistemas de almacenamiento eléctrico presenta una oportunidad real a nuevas necesidades críticas para el desarrollo sostenible de nuestra sociedad. Se percibe una creciente demanda de sistemas que permitan almacenar energía eléctrica en el sistema de las redes de suministro eléctrico y que a su vez faciliten una mayor implementación de las tecnologías de energía renovable. También es necesaria una oferta de sistemas de almacenamiento eléctrico para el sector del transporte, que permitan una independencia de las fuentes tradicionales de combustibles fósiles, altamente contaminantes, y que día a día se agotan. Las energías renovables y los sistemas de almacenamiento eléctrico Las energías renovables, en especial los grandes parques de generación eólica y los sistemas distribuidos de energía fotovoltaica, año tras año baten records de potencia instalada. Es notorio el peso que la energía eólica tiene en España; los aerogeneradores suministraron en 2008 el 11% de la demanda eléctrica. Pero, al mismo tiempo, son más frecuentes las noticias en las que el operador de la red ha tenido que desconectar, y por lo tanto desaprovechar, grandes recursos de generación eólica. Pero ¿por qué se desaprovecha esta energía? Las energías eólica y solar comportan incertidumbre. Por ejemplo el viento sopla siempre a su capricho sin tener en cuenta si hay consumo de electricidad en ese momento o no. Y, desgraciadamente, muchos días se produce la mayor parte de la energía por las noches, cuando la demanda es mucho menor, y es entonces cuando se desaprovecha o se corre el riesgo de perderla. ¿Y cómo se puede aprovechar esta energía? Almacenándola para su posterior consumo. Es aquí donde entran en juego las distintas ramas tecnológicas que en los últimos años se han venido desarrollando en materia de almacenamiento de energía eléctrica, sobre todo en cuestión de baterías. El avance de estas tecnologías está siendo muy rápido y los principales países consideran altamente estratégico este sector. También en Euskadi el almacenamiento de energía se antoja de interés estratégico para el sector eléctrico y en especial para la integración óptima de energías renovables. Nuevas estrategias eficientes de gestión energética utilizando sistemas de almacenamiento eléctrico permitirían aprovechar al máximo los recursos energéticos. Además, estos sistemas podrían ser un importante refuerzo a otro de los grandes retos: la implantación de formas de transporte que no utilicen combustibles fósiles. Los sistemas de almacenamiento eléctrico y el futuro del transporte El almacenamiento de energía se presenta como aliado irremplazable para la óptima integración de las energías renovables, pero también es una pieza clave para el desarrollo de una nueva generación de diferentes tipos de transporte eléctrico. 38 Pero para que el transporte eléctrico sea una realidad, todavía se requieren una serie de desarrollos tecnológicos como la reducción de los costes de las baterías, la seguridad, fiabilidad y la construcción de una infraestructura que permita gestionar las recargas/cambio de baterías del gran parque de vehículos eléctricos que se pronostica. La apuesta de IKERLAN-IK4 por el desarrollo del almacenamiento eléctrico Entre los nuevos desarrollos destacan los nuevos sistemas de tracción basados en baterías y ultracapacidades para sectores de gran importancia en Euskadi como son el ferroviario, la automoción y la elevación. También las nuevas tecnologías nos permiten vislumbrar nuevas formas de transporte rápido, más sostenibles y menos dañinas para nuestro entorno. El sector del transporte supone un 24,4% de las emisiones totales de CO2 en la Europa de los Veintisiete. El desarrollo de nuevos medios de transporte eléctricos permitiría reducir drásticamente dichas emisiones. Además, hay que tener presente los nuevos escenarios estratégicos a los que nos enfrentamos; el combustible fósil es finito y cada vez será más caro. Por todos es conocido la pujanza de gobiernos como el Americano, el Japonés y el de los estados miembros de la Unión Europea por la implantación de una nueva generación de vehículos eléctricos. Aparte de la considerable reducción de emisiones contaminantes, los nuevos sistemas de transporte serán capaces de almacenar energía en horas de alta producción de generación eólica, especialmente la desaprovechada por las noches, y utilizarán esta energía almacenada en sus baterías para los desplazamientos durante el día. Esto es, sin duda, lo más cerca del verde que puede ser por ejemplo un coche, alimentándose fundamentalmente de energías renovables y aprovechando una parte de los excedentes en horas de bajo consumo eléctrico. Los próximos diez años van a ser claves en el desarrollo y aplicación de las tecnologías que van a ayudar a la penetración de las renovables y también en las sinergias con el vehículo eléctrico y otras formas de transporte. En este escenario, IKERLAN-IK4 ha apostado decididamente por dar una respuesta global al sector. El almacenamiento eléctrico es una de las líneas de investigación prioritarias del Centro. A ella destina un importante equipo investigador y unas fuertes inversiones en equipamiento. Esta actividad se complementa con otras en las que IKERLAN-IK4 dispone de experiencia contrastada en la mayor parte de las tecnologías de la cadena de valor para desarrollar sistemas completos de almacenamiento eléctrico y otros. Cuenta con importantes recursos y capacidad de desarrollo en tecnologías energéticas, sistemas de control y electrónica de potencia, sistemas embebidos, comunicaciones avanzadas y sensórica, sistemas mecatrónicos, sistemas de gestión térmica y eléctrica, entre otras. Actualmente, el Centro colabora con varias empresas en el desarrollo de sistemas de almacenamiento eléctrico para el sector ferroviario, el de elevación y para la integración con energías renovables. IKERLAN-IK4, en colaboración con otros centros de IK4, ofrece su colaboración al tejido empresarial para buscar y desarrollar soluciones tecnológicas de almacenamiento eléctrico y otras que permitan a la industria disponer de una oferta que incremente su valor y crear barreras de entrada tecnológicas a los competidores permitiendo una ventaja competitiva sostenible en el tiempo. 39 Inauguración del nuevo Laboratorio de Micro-nanotecnologías 1 2 3 4 5 Nuevo laboratorio de Micro-nanotecnologías Corte de cinta de las autoridades Intervención del Director General de IKERLAN-IK4 Visita de las autoridades a la sala blanca Sección de Integración de sistemas de la sala blanca Ficha del nuevo Laboratorio de Micro-nanotecnologías 40 Fecha de inauguración 16 de noviembre de 2009 Inversión realizada 6.279.734 euros Superficie edificio 2.754 m2 Superficie sala blanca 300 m2 Tecnologias de investigación Microfluídica, Electrónica orgánica, e integración de micro-nanosistemas Secciones de la sala blanca Litografía, Caracterización de microdispositivos, Baños químicos, Microfabricación, e Integración de sistemas Sectores de aplicación Emergentes: Salud, energía, seguridad alimentaria y medio ambiente Maduros: Electrodomésticos, automoción, máquina herramienta… Ubicación Polo de innovación Garaia Apoyo financiero a la investigación e inversiones Ministerio de Ciencia e Innovación, FEDER, Corporación MONDRAGON, Gobierno Vasco y Diputación Foral de Gipuzkoa Personal, financiación y resumen de actividades 54 PERSONAL ● Plantilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 ● Personal en formación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 209 1,4 20,4 INGRESOS ● I+D bajo contrato. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12,5 ● Investigación propia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6,5 ● Otros ingresos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,4 Millones de euros 6,5 12,5 1% INGRESOS I+D BAJO CONTRATO POR SECTORES 12,5 ● Bienes de equipo no industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . 17% ● Energía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21% ● Transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17% ● Electrodomésticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11% ● Bienes de equipo industriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15% ● Servicios. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6% ● Electrónica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8% ● Salud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4% ● Otros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1% INVERSIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . Millones de euros 17% 4% 8% 6% 15% 21% 11% 17% 4,9 DIFUSIÓN TECNOLÓGICA • Fondos propios . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,6 • Artículos y ponencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 • Otras entidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,3 • Dirección proyectos fin de carrera 17 ........... Millones de euros 41 Organización general PROCESOS DE DISEÑO Y PRODUCCIÓN DESARROLLO DE PRODUCTO ÁREAS DE CONOCIMIENTO ● Ingeniería mecánica ● Diseño mecánico ● Automática y Electrónica de potencia ● Electrónica ● Comunicaciones ● Sensores ● Microsistemas ● Tecnologías de software ● Innovación estratégica ● Tecnologías de diseño y producción ● Tecnologías de la información Laboratorio de Micro/nanotecnologías. (Polo Garaia, Arrasate-Mondragón) ENERGÍA Laboratorio de Energía (Parque Tecnológico de Álava) ● Sistemas alternativos de generación ● Tecnologías de combustión y procesos térmicos Sede Central (Arrasate-Mondragón) 42 Órganos sociales y directivos CONSEJO RECTOR ■ ■ ■ ■ Presidente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vicepresidente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Secretario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vocales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Iñaki Aranburu Agustín Ugarte Igor Armendariz Vicente Acha Ángel Akizu Javier Aranceta José Miguel Arregui Iñaki Arriola María Elejoste Xabier Gorritxategi Fernando Ipiña José Mª Narvaiza Pedro Ruiz de Aguirre Martín Zangitu Patxi Xabier Zubizarreta CONSEJO DE DIRECCIÓN ■ Director General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Javier Mendigutxia ■ Director de Márketing . . . . . . . . . . . . . . . . . . Guillermo Irazoki ■ ■ Director de la Unidad de Desarrollo de Producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................................... Director de la Unidad de Procesos de Diseño y Producción . . . . . . . . . . ................................... Director de la Unidad de Energía . . . . . . . . . . Ander Laresgoiti ■ Director Adjunto de la Unidad de Energía . . . Francisco Javier Blanco ■ Director de Organización y Recursos . . . . . . . Juan Manuel Pagalday ■ Directora de Investigación y Conocimiento . . . Ana Isabel Martínez Esnaola ■ Director de Proyectos de las Unidades de Desarrollo de Producto y Energía . . . . . . . . . . José Luis Larrañaga Directora Financiera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. Agurtzane Garai ■ ■ Marcelino Caballero Juan Carlos Beitialarrangoitia CONSEJO DE VIGILANCIA Juan Carlos Astiazarán Mari Carmen Ayastuy Iñigo Aranburu José Javier Sáenz de Buruaga 43 Empresas asociadas SOCIOS ■ Abantail, S. Coop. ■ ABC, S. A. ■ Alecop, S. Coop. ■ Ampo, S. Coop. ■ Conatec, S. A. L. ■ Copreci, S. Coop. ■ Dikar, S. Coop. ■ Embega, S. Coop. ■ Fagor Arrasate, S. Coop. ■ Fagor Automation, S. Coop. ■ Fagor Ederlan, S. Coop. ■ Fagor Electrodomésticos, S. Coop. ■ Fagor Electrónica, S. Coop. ■ Fagor Industrial, S. Coop. ■ Goizper, S. Coop. ■ Ingeteam Technology, S.L. ■ Irizar, S. Coop. ■ Laulagun Bearings, S.A. ■ Mecalux, S. A. ■ Mondragón Assembly, S. Coop. ■ Orkli, S. Coop. ■ Orona, S. Coop. ■ Osatu, S. Coop. ■ Soraluce, S. Coop. ■ Transcalor, S. L. ■ Ulma C y E, S. Coop. ■ Ulma Forja, S. Coop. ■ Ulma Hormigón Polímero, S. Coop. ■ Ulma Manutención, S. Coop. ■ Wingroup, S. Coop. ■ ZIV Aplicaciones y Tecnología, S. A. ■ Zubiola, S. Coop. SOCIOS COLABORADORES 44 ■ Caja Laboral. Euskadiko Kutxa ■ MONDRAGÓN, S. Coop. ■ Mondragon Goi Eskola Politeknikoa
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