¿Una solemne lección inaugural en la que un académico diserta sobre “burbujas”? ¿Qué tienen las burbujas de vapor y de gas, de tamaños generalmente superiores a unas pocas micras, que fascinan tanto a un amplio sector de los ingenieros? ¿Por qué los investigadores de todo el mundo intentan evitar sus aspectos negativos y, lo que es mejor, controlar rasgos positivos para el desarrollo de tecnologías futuras en la industria, la biología y la medicina? ¿Deberíamos interesarnos también los ciudadanos de a pie por “la inevitable ubicuidad de las burbujas”?

César Dopazo, doctor Ingeniero Aeronáutico y miembro de la Real Academia de Ingeniería desde su fundación ha hablado de todo ello en la sesión inaugural del Curso Académico 2008 de la RAI. El profesor Dopazo, que ha sido director general del CIEMAT y vicepresidente de ENRESA, empezó a investigar hace unos años sobre la aplicación de las burbujas para limpiar aguas contaminadas y, desde entonces, su fascinación por este incipiente campo de la ciencia y la tecnología ha ido en aumento.

Utilizando un lenguaje muy, muy divulgativo, se podría decir que la formación de burbujas que se cierran violentamente, fenómeno conocido como cavitación, es como un “cáncer” (o, si se prefiere un término más suave, el colesterol) en cualquier sistema hidráulico. Afecta de manera importante no sólo a la ingeniería civil sino también a la industria del transporte marítimo, e incluso a determinados aspectos de defensa militar. Por esta razón la Real Academia de Ingeniería, siempre a la vanguardia del conocimiento tecnológico, ha querido dar a conocer este fenómeno durante la apertura del nuevo Año Académico, celebrado en la ETSI de Minas de Madrid.

Simplificando mucho, la cavitación es un efecto hidrodinámico en forma de burbujas o cavidades (de ahí su nombre), que se produce en el agua o en cualquier líquido que circule a gran velocidad. Cuando las burbujas alcanzan el punto de colapso, erosionan la superficie de los metales en contacto con el líquido. Además de la erosión se producen otros problemas como ruidos y vibraciones indeseadas que también tienen efectos colaterales.

Todo ello puede afectar a maquinaria hidráulica, bombas, turbinas y hélices de barcos, aliviaderos de embalses e incluso tejidos vascularizados de algunas plantas. La formación de capas de burbujas alrededor del casco de un barco puede reducir significativamente su resistencia viscosa al movimiento.

También los circuitos hidráulicos de los aviones son proclives a la cavitación. Las pruebas iniciales en los depósitos de combustible del Concorde indicaron que, al alcanzar la altitud de crucero, la mayor parte del aire disuelto en el combustible se separaba de repente y de manera explosiva; esto obligó a añadir dispositivos que provocaran la salida progresiva del aire disuelto en el combustible.

En los submarinos, por ejemplo, el efecto es menos deseado aún si cabe pues les impide sus características operativas de silencio e indetectabilidad por los ruidos que provoca la cavitación en el casco y las hélices.

Al debilitar los metales del recipiente donde está el líquido que contiene las burbujas, éstas hacen peligrar la eficiencia de todo tipo de maquinaria hidráulica, con el consiguiente coste económico para la productividad de un país. En los sectores de petroquímica y en centrales hidroeléctricas es donde el daño potencial de las pérdidas por cavitación tendría mayor repercusión económica.

Cómo “mantener a raya” a las burbujas y “jugar” con ellas

Los ingenieros estudian cómo prevenir, controlar y “mantener a raya” las burbujas, pero también “juegan” con ellas, en un intento de transformar los aspectos inicialmente negativos en algo positivo:

Se está desarrollando el concepto de barcos que se mueven envueltos en una lámina de burbujas, lo cual reduce la resistencia viscosa, pudiendo con la misma potencia moverse a una velocidad superior”.

También se está intentando desarrollar lavadoras y lavavajillas ultrasónicos…

La sono-química intenta aprovechar el fenómeno de la cavitación para la limpieza ultrasónica de aguas contaminadas por parásitos y compuestos orgánicos (por ejemplo, en poblados amazónicos) y de terrenos contaminados por sustancias químicas.

También se está utilizando en aplicaciones militares. Existen ya torpedos submarinos de supercavitación en los que una burbuja rodea al torpedo eliminando toda fricción en el agua, de forma que éste se puede desplazar a altas velocidades, incluso supersónicas.

El ejército norteamericano también estudia esta aplicación para su balística de destrucción de minas.

¿Y que pasaría si, en el mundo actual, tan atemorizado por las catástrofes anticipadas como consecuencia del cambio climático, a alguien se le ocurriera especular con la posibilidad de someter burbujas de C02 a un proceso de cavitación intensa que produciría condiciones extremas de temperatura y presión, suficientes para romper la molécula de dióxido de carbono?

¿Por qué a la Sonoquímica le llaman “magia negra?

El Presidente de la Sociedad Europea de Sonoquímica califica este campo de actividad como “black art” (magia negra), debido a los muchos aspectos fundamentales que son insuficientemente conocidos y necesitan investigación pluridisciplinar.

El discurso de apertura, a cargo del académico César Dopazo, versará sobre los problemas que unas no tan inofensivas burbujas generan en la industria, en transporte marítimo y aéreo, en ingeniería civil e incluso en defensa. Y de cómo, en paralelo, los ingenieros investigan para transformar los inconvenientes que causan las burbujas en ventajas que suponen toda una revolución tecnológica.

Así, con el título de “¿Cavitar o no cavitar? La inevitable ubicuidad de las burbujas”, el profesor Dopazo nos introducirá en la problemática de la cavitación, desconocida para la mayoría de los ciudadanos pero cuya prevención y control es fundamental para el correcto funcionamiento de muchas actividades industriales, biológicas y biomédicas. Simplificando mucho, la cavitación es la formación de burbujas o cavidades (de ahí su nombre, que viene del latín “cavus”, caverna) en zonas de baja presión de líquidos, que al cerrarse violentamente pueden erosionar la superficie de los metales con los que el líquido está en contacto.

El colapso de las burbujas afecta al correcto funcionamiento de maquinaria hidráulica, bombas y turbinas, hélices de barcos y submarinos, aliviaderos de embalses de centrales hidroeléctricas
y tejidos vascularizados de algunas plantas.

Todo un reto para los ingenieros. Un vastísimo territorio, como explica el profesor Dopazo, “de aplicaciones fascinantes, donde el conocimiento científico de muchos fenómenos es aun escaso e imperfecto”. Tanto es así, que a una rama concreta de esta ciencia, la sonoquímica, algún investigador lo ha denominado “black art” (magia negra).

Magia o no, lo cierto es que se trabajan ya en un concepto de barco que se desliza envuelto en una lámina de burbujas. Su uso para limpiar terrenos contaminados o vertidos de petróleo es otra de las materias de investigación internacional.

PROGRAMA

· Apertura
· Lectura de la Memoria Anual por el Secretario General, José Antonio Martín Pereda
· Lectura del Discurso Inaugural por el Académico César Dopazo, bajo el título: ¿“Cavitar o no cavitar? La inevitable ubicuidad de las burbujas”.

Trayectoria profesional de César Dopazo

César Dopazo ha sido Director General del CIEMAT (Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas), Vicepresidente de ENRESA (la Empresa Nacional para la Gestión de Residuos Nucleares) y consejero de la Empresa Nacional del Uranio (ENUSA) desde 2002 a 2004.

En la actualidad es miembro del “Advisory Group on Energy and Climate Change” del Presidente de la CE y del “Advisory Council” de la “European Hydrogen and Fuel Cell Technology Platform”.

Sus actividades de investigación se centran en los campos de la combustión, flujos turbulentos con reacción química, flujos bifásicos, atomización, dispersión de contaminantes y, en general, aerodinámica e hidrodinámica industriales.

En esos campos ha dirigido proyectos de I+D en Programas Nacionales y Europeos así como contratos industriales de desarrollo y demostración en el sector energético.

Ha coordinado Proyectos de la CE sobre motores de aviación de bajas emisiones, con participación de varias universidades y de las empresas europeas más significativas del sector.

Es miembro de varios paneles científicos internacionales.


Para más información:

Paloma Larena / Gabinete de Prensa de la RAI / 91 528 20 01

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El pasado 14 de diciembre de 2007 se celebró en el Instituto de Ingeniería de España la Jornada de Estudios “Modelos históricos de la ingeniería. Los ingenieros españoles en perspectiva internacional”.

En un denso programa de intervenciones y coloquios, el Instituto reunió a ocho profesores extranjeros y tres españoles, bajo la coordinación de Juan Pan-Montojo, de la Universidad Autónoma de Madrid y el patrocinio del Instituto de Historia del Consejo Superior de Investigaciones Científicas.

Entre todos los participantes trazaron algunas de las grandes líneas del desarrollo de las ingenierías desde el siglo XIX hasta nuestros días, suscitando en sus intervenciones temas de gran actualidad.

Dos tipos de ingenierías

Abrió la Jornada el Profesor Jonathan Harwood, de la Universidad de Manchester, quien puso de manifiesto cómo en su estudio de las escuelas de agronomía alemanas antes de la Segunda Guerra Mundial había descubierto la existencia de dos tipos diferenciados de centros: los que se podrían denominar centros “cientifistas”, preocupados por ofrecer a sus alumnos una amplia base teórica para su posterior aplicación a la agricultura, y los que cabría llamar centros “prácticos”, orientados a la resolución de problemas agronómicos –tanto desde el punto de vista económico como desde el punto de vista técnico-, que otorgaban un papel menor a las disciplinas teóricas.

En segundo lugar, Harwood observó que la mayoría de los centros “prácticos” tendieron con el paso del tiempo a acercarse a los “cientifistas”, en un proceso no universal y tampoco irreversible, que la historiografía ha detectado en otras ingenierías en diferentes países y bautizado como “academización” de la ingeniería.

Para explicar esa tendencia, Harwood presentó un modelo sencillo en el que hace depender la evolución de las escuelas de ingeniería de dos factores: la aspiración de los profesores y las direcciones de los centros de aumentar su prestigio y su autonomía a través del desarrollo de materias y enfoques teóricos, de menor aplicabilidad directa, y las presiones de los grupos empresariales y de los políticos, deseosos de contar con una oferta abundante de técnicos capaces de resolver problemas cotidianos.

En las relaciones entre ambas fuerzas, y en la naturaleza de los “problemas” de la industria, la agricultura y las obras públicas (y por lo tanto en el tipo de formación más adecuado para su resolución), cabe encontrar, según Harwood, la clave de una evolución en la que la “academización” –la creciente importancia de la formación matemática o de la física teórica o de la bioquímica avanzada- se ha visto a menudo contrarrestada e incluso invertida, a causa de la insatisfacción de empresarios y políticos con los ingenieros de formación académica superior.

Europa imita a EE.UU., Bolonia a EE.UU.

La segunda conferencia fue dictada por el Profesor Seely, de la Universidad Tecnológica de Michigan, quien efectuó una aproximación diferente a la cuestión de la formación de los ingenieros, centrándose en las influencias internacionales. Seely explicó cómo a lo largo del siglo XIX coexistió una formación vinculada al aprendizaje en el tajo, con una mínima o nula formación teórica, con la persistente influencia de los modelos europeos de cursos teóricos, con un fuerte énfasis en la adquisición de conocimientos matemáticos.

West Point, la conocida academia militar estadounidense, y otras universidades y colegios menores, trataron de emular los programas impartidos en centros como la École Polytechnique de París, poniendo de manifiesto sus graduados la importancia de contar con técnicos con una formación avanzada, capaz de resolver tareas para las que los ingenieros más numerosos en los Estados Unidos, los que habían pasado por el aprendizaje práctico en la tradición británica, no podían acometer. No obstante, hasta las primeras tres décadas del siglo XX, la influencia de la ciencia ingenieril europea y el prestigio de sus aportaciones tecnológicas en todos los campos no llegaron a constituir el punto de referencia de la mayoría de los centros superiores estadounidenses.

Sobre la base de la red de centros creada en esas fechas, y con los abundantes recursos públicos aportados por el Pentágono en el curso de la Guerra Fría, las universidades técnicas estadounidenses dieron un salto cuantitativo y cualitativo, acercándose a pasos agigantados hacia una ingeniería de gran contenido teórico y capaz de competir con los científicos en todos los ámbitos de la ciencia aplicada e incluso de la investigación científica básica.

En los últimos veinte años, esa formación estadounidense europeizada se ha convertido en el modelo de las ingenierías mundiales, no sólo a través de la multiplicación de los estudiantes extranjeros en los másteres y doctorados de ingeniería (niveles en los que desde la década de 1990 superan a los norteamericanos), sino a través de la creación de campus en el extranjero por parte de las universidades estadounidenses.

Paradójicamente –habida cuenta del papel jugado por Francia y Alemania en la conformación del modelo educativo de las ingenierías en los EE.UU.- el proceso de Bolonia supone la importación en Europa no sólo de la división tripartita de grado, máster y doctorado, sino de estructuras de programas y técnicas de evaluación de estudios que se han conformado en los Estados Unidos.

El modelo alemán

La tercera conferencia fue la impartida por el Profesor Wolfgang König, de la Universidad Técnica de Berlín, quien trazó una amplia visión de las ingenierías alemanas, subrayando como característica básica la existencia de varios niveles formativos correspondientes a la profesión de ingeniero, de amplias diferencias en lo relativo a la longitud, programa y status de los estudios, y a la exigencia o no de aprendizaje práctico de la profesión.

La pirámide de los ingenieros alemanes mantuvo desde comienzos del siglo XX en su cúspide a los titulados por las universidades y escuelas especiales universitarias, conocidos como Diplomingenieure, a los que progresivamente se les fue exigiendo una formación teórica más sistemática.

Los estudios universitarios de ingeniería sirvieron de referencia a los restantes niveles de enseñanza y contribuyeron a la academización gradual de buena parte de las ingenierías, aunque se mantuvo la diversidad a lo largo del tiempo. Por el contrario, la diferenciación educativa ni se ha proyectado en una diferenciación profesional en estricta correspondencia con las credenciales educativas ni ha conducido a un cierre cuantitativo del número de ingenieros.

Mesas redondas

Tras estas conferencias, se sucedieron dos mesas redondas con intervenciones más breves. En la primera mesa, moderada por Juan Pan-Montojo de la Universidad Autónoma de Madrid, Irina Gouzevitch de EHESS de París, Michela Minesso de la Universidad de Milán y Conceição Andrade Martins del ICS de la Universidad de Lisboa, presentaron de forma sumaria los rasgos de la ingeniería y el ejercicio profesional en Francia, Italia y Portugal, en unas ponencias que vinieron a poner de manifiesto la variedad de los significados del término ingeniero en los tres países.

Mientras que Portugal ha seguido pautas de desarrollo muy semejantes a las españolas, con la existencia de dos niveles de ingeniería con atribuciones profesionales reguladas legalmente por medio de una corporación oficial, en Italia y Francia, los modelos formativos son mucho más heterogéneos, lo que a su vez ha redundado en regulaciones más flexibles aunque no menos conflictivas del ejercicio profesional.

En la segunda mesa redonda, moderada por Leoncio López-Ocón del CSIC, los profesores Guillermo Lusa, de la Universidad Politécnica de Cataluña, Manuel Silva de la Universidad de Zaragoza y Horacio Capel, de la Universidad de Barcelona, reflexionaron sobre las relaciones entre la ingeniería y la industria, sobre el papel central de los ingenieros en el desarrollo científico español y sobre las relaciones históricas entre la ingeniería civil y la militar.

En todas sus intervenciones se puso de manifiesto la relevancia de las identidades de cuerpo o de rama y de sus conflictos a la hora de explicar los cambios profesionales y sociales de los ingenieros y el amplio protagonismo del Estado, frente al sector privado, en la definición de los estudios y la profesión de ingeniero en España.

Todas las intervenciones de la Jornada abundaron en la necesidad de tratar con una perspectiva de largo plazo las posibilidades abiertas por la construcción del Espacio Europeo de Educación Superior, que no debe ser un proceso lineal de cambio definido desde arriba.

La convergencia europea permite afrontar retos como los identificados por los intervinientes como propios de la compleja historia de las ingenierías (adaptación a las demandas sociales cambiantes, interacción entre modelos diversos y cuyo prestigio no es estático, apertura del abanico de ingenieros para cubrir diferentes niveles profesionales, combinación adecuada de la formación para la incorporación inmediata al mercado laboral y de la formación para potenciar el I+D...) pero no da las soluciones sino el marco mínimo para emprender una reflexión.

En esa reflexión, más allá de los intereses de los diversos grupos implicados, resultan necesarias comparaciones en el tiempo y en el espacio, que permitan prever las consecuencias tecnológicas, económicas y sociales de las diversas reformas posibles y el carácter contingente de las instituciones existentes. Pero también el elevado grado de persistencia de las diversas tradiciones ingenieriles, que obliga a tenerlas en cuenta en cualquier proyecto de cambio que se quiera viable.