Pruebas como las de Leonardo da Vinci

La sabiduría antigua y las nuevas tecnologías están revolucionando el mundo de las pruebas, y acortando la distancia que separa una visión de un producto acabado.

¿Le parece que las pruebas y ensayos de los productos son un “mal necesario”? Nos gustaría hacerle cambiar de opinión con este artículo. En el largo proceso que lleva a un producto desde el mundo de las ideas al de la realidad es esencial hacer pruebas inteligentes y eficientes. Los equipos de pruebas y medición más avanzados ayudan a desarrollar productos que solo existen en nuestra mente.

Y no solo eso: las últimas tendencias pueden ayudar a que esos productos lleguen más rápidamente al mercado.  A pesar de tanto avance, hay algunas verdades intemporales que siguen manteniéndose plenamente vigentes. Nosotros las hemos buscado nada más y nada menos que en Leonardo da Vinci.

El Renacimiento fue una época extraordinaria en la que la mentalidad de la sociedad dio un vuelco. Se plantearon por primera vez cuestiones por las que nadie se había preguntado, y el desarrollo tecnológico se aceleró como nunca antes.

Entre las muchas figuras señeras de este periodo, Leonardo da Vinci fue un personaje único. Fue capaz, como prácticamente nadie antes que él (y muy pocos después) de fusionar la belleza y la elegancia del arte con la inventiva y el progreso tecnológico.

Quizás usted haya leído que Leonardo ya concibió numerosos inventos de la era moderna, como el helicóptero o el paracaídas. Si examinamos los cambios radicales que se están produciendo en la sociedad y la tecnología de nuestra época, a veces podemos sentirnos muy cerca de este gran inventor. Hoy día, el mundo se está reinventando de nuevo y, de forma creciente, la tecnología debe encontrar nuevas soluciones para los grandes desafíos de la humanidad.

Por eso no está de más echar la vista atrás y repasar los avances —y las ideas— que Leonardo nos legó hace más de cinco siglos. Aunque, durante su vida, no llegó a aplicar muchas de sus ideas, sí que hizo funcionar algunos de sus inventos, e hizo contribuciones importantes.

Leonardo tenía un método de trabajo con sus propios principios básicos que, a su vez, se basaban en las pruebas y la comprobación sistemática de sus ideas y bocetos. En la actualidad, las pruebas y los ensayos siguen siendo la herramienta que nos ayuda a concretar nuestras ideas.

¿Cómo se desarrolla un producto desde la idea o la visión inicial hasta que se hace realidad? Cada día, millones de ingenieros se hacen esta misma pregunta. Hoy más que en ningún momento del pasado, el éxito de las empresas tecnológicas depende de su capacidad de innovación, porque solo los nuevos productos con alto potencial de utilidad son capaces de adaptarse a los cambios en las necesidades de los clientes, y en las condiciones sociales y políticas generales.

Puede parecer que este punto de vista está muy influido por la situación actual, pero en realidad no es tan nuevo. Desde siempre, los visionarios del desarrollo tecnológico han preferido la práctica a la teoría y eso ha sido, en buena medida, lo que ha hecho posibles sus logros.

(Arriba) Planteamiento de pruebas estándar con tres sistemas de adquisición diferentes. (Abajo) El concepto de pruebas de HBM con un único sistema integral.

Estas son las cinco reglas de Leonardo sobre las pruebas:

1. Haz preguntas sencillas y no pierdas la curiosidad

Leonardo no se contentó nunca con lo evidente. Pasó por el mundo con los ojos abiertos de par en par, preguntándose cosas tan sencillas como “¿Por qué vuelan los pájaros?”. Por nuestra parte, en nuestros proyectos de desarrollo debemos comenzar por hacernos las preguntas más sencillas que, con frecuencia, son las más difíciles de contestar. Para conseguir avances radicales no sirve repensar productos antiguos; más bien hay que hacerse preguntas que nos lleven a cosas radicalmente nuevas.

2. Describe las cosas tal como son.

Leonardo fue un artista muy descriptivo con un agudo sentido de la observación, que trataba de ver el mundo tal como es. Antes de cada proyecto de pruebas, debemos vaciar nuestra mente y describir las cosas tal y como son, sin dejarnos influir por nuestros deseos u objetivos. En todas las pruebas que llevamos a cabo en la actualidad hacemos suposiciones importantes; sin ir más lejos, por el mero hecho de seleccionar filtros de cálculo adecuados. Este proceso debe ser lo más concienzudo posible, para que más adelante lo que nos guíe sea la realidad, y no nuestras ideas preconcebidas.

3. Mide tu trabajo.

Leonardo decía: “Antes de comenzar mi actividad, hago experimentos. Quiero aprender por medio de la experiencia”. Leonardo era enemigo de la especulación. Las pruebas y las comprobaciones son una fuente de certidumbre.

4. Respalda a tus clientes.

Por muy secundarias que sean las pruebas y por insignificante que parezca el trabajo sobre un componente, el resultado final es un producto que tiene que inspirar a un cliente final. A Leonardo le gustaba respaldar a sus clientes. Por ejemplo, construyó fuentes sorprendentes. Tecnológicamente, esas fuentes son obras maestras, pero en su momento, esos inventos también sirvieron para dar prestigio a sus clientes. Nosotros buscamos cosas como una buena experiencia de usuario o un producto con el que resulte fácil trabajar. En ambos casos, el camino más seguro hacia el éxito pasa por hacer pruebas y controles adecuados.

5. ¡Sé dinámico!

Para Leonardo, el mundo era un sistema dinámico. Adoraba las fuerzas que lo mantienen todo en movimiento. ¿Qué diría si levantara la cabeza y viera el increíble dinamismo de nuestro tiempo? Vivimos en sistemas complejos. Somos móviles y nunca nos detenemos.

En las pruebas que hacemos, estamos moviéndonos cada vez más de los análisis estáticos a las pruebas dinámicas, que nos proporcionan datos con un enorme valor predictivo. Con los medios y herramientas que tenemos hoy día, cualquier ingeniero del mundo puede ser un Leonardo y hacer una contribución al progreso tecnológico.

Grandes tendencias en las pruebas actuales

Los desafíos asociados a las pruebas, desde la idea inicial hasta el producto acabado, son cada vez más multifacéticos. Pensemos en un motor eléctrico. Para producir vehículos eléctricos competitivos del siglo XXI, los fabricantes deben ofrecer a sus clientes el máximo confort y la máxima autonomía. Aparte de la mejora de las baterías, una de las recetas del éxito consiste en elevar la eficiencia de conversión de energía del inversor y el motor. Solo una empresa que sea capaz de hacer pruebas fiables de estos componentes individualmente estará en posición de poner en el mercado productos que aporten valor al resultado general: el coche eléctrico.

Hablemos ahora de otro campo: el de la construcción ligera. Cada vez más productos incorporan nuevos materiales, mucho más ligeros, construidos en fibras de composites. En la actualidad, los ingenieros tienen ante sí posibilidades casi ilimitadas. ¿Pero cómo se comportan estos materiales en realidad? ¿Cuánto duran? ¿Cómo hay que diseñarlos para fabricar productos que tengan éxito, desde coches o aviones hasta bienes de consumo?

¿Y qué decir de la ingeniería médica? Cada vez se utilizan más productos dentro del cuerpo humano. Nuestros cuerpos son sistemas complejos muy sensibles a las influencias externas; y más aún a los implantes. Los bancos de pruebas modernos tratan de simular esta complejidad de la mejor manera posible, para ofrecer al sector médico los productos más adecuados. Eso no sería posible sin sensores de alta calidad, software y sistemas de adquisición de datos.

Visualización de potencia en vivo con almacenamiento en continuo simultáneo, utilizando GEN3i.

Todos estos sectores tienen algo en común: para ser un líder es preciso hacer pruebas exhaustivas de los componentes. Por ello, no es ninguna sorpresa que la selección de la tecnología de medición correcta (en este caso, sensores, sistemas de acquisición de datos y software auxiliar) se esté convirtiendo en factor clave para el éxito de un producto en el mercado. El éxito solo se alcanza si la instrumentación está perfectamente integrada en el ciclo de desarrollo.

Lo siguiente que hay que decir es que la tecnología de medición está viviendo tiempos de cambio. Se necesitan soluciones radicalmente nuevas, porque las alternativas convencionales han dejado de ser adecuadas.

Retomemos el ejemplo de los motores eléctricos. Hasta hace poco se calculaba la eficiencia de conversión energética empleando analizadores de potencia y osciloscopios. Este método fue “razonablemente correcto” durante mucho tiempo, pero hoy día ya no es práctico debido a los grandes desafíos tecnológicos.

Por ejemplo, los datos mecánicos y eléctricos se recopilaban por separado y no podían sincronizarse. Para llevar al límite la eficiencia de los motores eléctricos, los usuarios de los bancos de pruebas necesitan un visión fiel de la realidad (volviendo a una de las reglas de Leonardo). Y eso solo es posible si se tiene acceso a los datos en bruto del sistema de medición, cosa que no era posible con el tándem analizador de potencia-osciloscopio. Por este motivo, se requiere una solución más avanzada, en la que todos los datos se graban de forma sincronizada, y con pleno acceso a los datos en bruto.

De manera general, hoy día existen tres grandes tendencias para hacer pruebas de productos, en su tránsito desde el mundo de las ideas a la realidad.

Con la solución de pruebas eDrive de HBM, consistente en un transductor de par T12, un sistema de adquisición de datos GEN3i y un módulo de temperatura QuantumX 1609B, es posible adquirir señales mecánicas y eléctricas de forma sincronizada, dinámi

1. Las pruebas se están haciendo (parcialmente) virtuales

Los buenos consejos suelen salir caros, y más aún en la fase más temprana de desarrollo de un producto, cuando todavía se están recopilando y valorando ideas. En esta fase, con frecuencia tampoco interesa efectuar largas series de ensayos.

Aquí, las pruebas virtuales de carga y fatiga representan una alternativa muy interesante. Si se cuenta con el software apropiado, se pueden llevar a cabo pruebas iniciales basadas en datos CAE, que aceleran el paso de la versión virtual a la realidad física.

Leonardo utilizó lápiz y papel para esbozar las ideas más audaces de su tiempo, de una manera fascinante para nuestra mente y nuestra percepción. ¿Qué diría de las posibilidades de los ordenadores e Internet? Nosotros pensamos que le gustarían las pruebas virtuales que se emplean en los desarrollos actuales, y que no son sino otro elemento para potenciar la innovación ligada al desarrollo de productos.

2. Las pruebas se están haciendo tan flexibles como el propio desarrollo de productos

La flexibilidad y la velocidad están ganando una importancia creciente en el mundo de las pruebas. Los bancos de pruebas son caros y hay que darles un buen uso. Cada vez se efectúan más mediciones de forma sincronizada o en ciclos extremadamente ajustados. Todo ello requiere un sistema de adquisición de datos tan flexible como las propias pruebas.

3. No solo se hacen pruebas en bancos de pruebas

Las mediciones en bancos de pruebas son un elemento esencial del desarrollo de productos, pero no son la panacea. Continuando con el espíritu de Leonardo, para llevar un desarrollo hasta el punto de la producción en serie, también es preciso hacer pruebas en condiciones reales.

Al fin y al cabo, en un banco de pruebas siempre se utilizan hipótesis o se hacen simplificaciones de la realidad o de la aplicación de un producto. Hacemos esas hipótesis con la mejor de las intenciones, pero las condiciones reales de la aplicación, que son las que determinan de verdad el éxito o el fracaso de un producto, pueden ser bastante distintas.

Por este motivo, las pruebas sobre productos reales en aplicaciones reales se están convirtiendo en una parte cada vez más importante de los procesos de desarrollo. Los nuevos sistemas amplificadores de medición móviles son la respuesta a esta necesidad. Garantizan precisión en aplicaciones móviles, y son compactos y sumamente robustos. Se complementan con un software potente y se controlan y parametrizan con facilidad.

Algunas empresas van incluso un paso más allá e instalan amplificadores de medición móviles y sensores en vehículos utilizados en condiciones reales por sus clientes (por ejemplo, a bordo de excavadoras). De este modo, obtienen un flujo de datos continuo en las condiciones reales de uso de los vehículos. En algunos casos, esos datos se desvían notablemente de las hipótesis del banco de pruebas. Cuando se integra la “realidad” en las mediciones de esta manera, resulta mucho más sencillo planificar la siguiente generación de vehículos y productos. Como resultado, es posible crear nuevos productos mejor adaptados a las necesidades reales de los usuarios. Eso no deja de ser otro paso en el proceso de transformar visiones en realidades, mejorando poco a poco nuestros inventos.

Observar la realidad no es algo limitado a los productos “móviles” como los coches, la maquinaria de obras públicas, los aviones o los trenes. El mismo principio básico —medir en lugar de especular— se aplica también a infraestructuras ya existentes, como puentes y oleoductos. Los modernos sistemas de seguimiento de la salud estructural basados en tecnología de redes de Bragg son la respuesta correcta a esta cuestión. Los productos son cada vez más complejos y los desafíos tecnológicos mayores. Por eso hace falta recurrir a pruebas virtuales, al control inteligente de componentes en bancos de pruebas equipados con los sistemas DAQ más avanzados, y a pruebas en condiciones reales de uso. La tecnología de medición moderna ayuda a que los productos lleguen más rápidamente al mercado y contribuye a su mejora continua.

En definitiva, sirve para materializar avances. ¿Sorprende a alguien que los inventos futuristas de Leonardo no se hayan hecho realidad hasta nuestros tiempos? No debería. Hoy día, nosotros tenemos medios que antes no existían para guiar nuestros productos hacia el éxito. Y sabemos hacer pruebas que nos aportan certezas.

Este artículo se publicó por primera vez en NASA Tech Briefs, www.techbriefs.com.

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