O. Tesouro, L. Venturelli, M. Roba, A. Romito, L. Setten y E. Favret

CNIA, INTA, Hurlingham, Argentina

INTERACCIÓN SUELO – METAL

DISEÑOS BIOMIMÉTICOS EN BUSCA DE LA EFICIENCIA ENERGÉTICA

XII CLACSCongreso Latinoamericano de Ciencia del Suelo

“Diversidad Productiva: pilar del manejo sostenible de los suelos”7 al 11 de Octubre de 2019, Montevideo, Uruguay

Otto Lilienthal1848-1896

El vuelo de los pájaros como base de la aviación

obra publicada en 1889

Nuevos desarrollos tecnológicos inspirados en los sistemas biológicos

Trasladar las propiedades funcionales de un sistema biológico a un sistema artificial

Campo multi e interdisciplinario

Una fuente inagotable de patentes tecnológicas

Herramientas agrícolas con diseño biomimético

Superficies no-adherentesinspiradas en la fauna del suelo

El fenómeno de adhesión aumenta la resistencia al trabajo como el consumo de energía de la maquinaria,

disminuyendo la calidad del trabajo.

Los animales que habitan el suelo no tienen este inconveniente, se desplazan sin que el suelo se adhiera a ellos, gracias a sus formas geométricas, hidrofobicidad,

sistemas micro-electro-osmóticos, lubricación y flexibilidad de la superficie cuticular.

Diloboderus abderus

La modificación de la superficie de la herramienta de laboreodisminuye la demanda de tracción e incrementa su capacidadde penetración, debido al reemplazo de la fricción suelo-suelopor el rozamiento suelo-metal.

Hipótesis de trabajo

Descripción de la cutícula (quitina) del coleóptero mediante microscopía electrónica de barrido (SEM)

Diseño de la superficie de la herramienta

Ensayo a campo de la herramienta

Desarrollo

Diloboderus abderus(Epidermis - cabeza - tórax)

(SEM)

❑100-199 µm: líneas azules (42)❑200-299 µm: líneas coloradas (75)❑300-399 µm: líneas verdes (42)❑400-499 µm: líneas amarillas (8)

❑aprox. 160 µm: líneas azules (2)❑200-330 µm: líneas coloradas (21)❑340-390 µm: líneas verdes (7)

❑50-99 µm: líneas azules (3)❑100-149 µm: líneas coloradas (13)❑150-199 µm: líneas verdes (10)❑200-249 µm: líneas amarillas (3)

Cabeza

Tórax

Acero 1045

En el coleóptero

Diámetro de cavidad 50 mm

Distancia entre cavidades 250 mm

Relación 50/250 = 0.2

En la púaDiámetro de cavidad 2 mm

Distancia entre cavidades 10 mmFormando una figura hexagonal

Púa Biomimética

Parámetro Porcentaje (%)

Arcilla 27,6

Limo 54,0

Arena 18,4

Carbono 1,50

Materia Orgánica 2,59

La tracción disminuyeentre un 5% y 7%

Argiudol

Solicitud de Patente en Estados Unidos Nº 14/055.489 (17 deAbril de 2014)"IMPROVEMENTS IN THE SURFACE TOPOGRAPHY OF AGRICULTURALMACHINERY TOOLS THAT INTERACT WITH THE SOIL ANDAGRICULTURAL TOOL WITH MODIFIED SURFACE TOPOGRAPHY”N/Ref.: 433 - 2443 US

Aceptada en USA, 18/5/2015

“Modified Surface Topography for an Agricultural Tool”

INTASuperficies Bioinspiradas

UiversidadTecnológica Nacional

Reg. Pacheco

Universidad Tecnológica de DresdenInstituto Fraunhofer (Material and Beam Technology)

Superficies funcionales con DLIPDr. Andrés Lasagni y su grupo

Instituto Nacional de Tecnología Industrial

Superficies

Universidad Tecnológica de DresdenInstituto de Botánica

Dr. Christoph Neinhuis y su grupo

Comisión Nacional de Energía AtómicaMateriales

Museo de Ciencias Naturales de Buenos Aires

Las muestras de suelo fueron extraídas por medio de cilindros de acero inoxidable de un diámetro interior de 109 mm y 32 mm de altura. La profundidad de extracción de las muestras fue de 125 mm, que es equivalente a la profundidad de trabajo de las púas en el ensayo a campo.

Límites de Atterberg (%)

Límite plástico (%) 26,0

Limite líquido (%) 36,2

Índice de plasticidad (%) 10,2

Superficies Autolimpiantes

➢ Topografía

➢ Composición química

Superhidrofobicidad

Rugosidades múltiples

Recubrimientos orgánicos

Las superficies superhidrofóbicas pueden obtenerse eligiendo materiales/recubrimientos de baja energía

superficial o bien introduciendo rugosidades

Efecto Lotus

Grillo TopoScapteriscus borelli