Las empresas productivas se enfrentan a un mercado cada vez más exigente y cambiante, que las obliga a contar con un sistema productivo que sea capaz de responder a los requerimientos de dicho mercado. A su vez, se enfrentan a nuevas posibilidades tecnológicas que hacen necesario tomar decisiones que pueden afectar su futuro de largo plazo.

En ese contexto, el Dr. Luis Quezada Llanca, académico del Departamento de Ingeniería Industrial, se encuentra ejecutando el proyecto “Diseño de un método para identificar y seleccionar estrategias de operación” (2018-2020), financiado por la Dirección de Investigación Científica y Tecnológica de la Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo e Innovación y el Departamento de Ingeniería Industrial de la Facultad de Ingeniería.

La iniciativa busca crear una metodología que a través del uso de herramientas matemáticas, permita apoyar el proceso y aumentar la competitividad de las empresas, aparte de las fórmulas cualitativas que actualmente utiliza la industria como guía para sus procesos de formulación.

Al respecto , el investigador principal sostiene que “hoy, las empresas tienen que competir en un mercado que es muy cambiante y difícil. Por otro lado, hay mucha tecnología disponible, -como la industria 4.0 con el mundo digital. Entonces, la pregunta es cómo hacer que a través del sistema productivo de una empresa pueda competir. La contribución está en este caso en el uso de herramientas matemáticas, que no sea tan intuitivo”.

Desarrollo de la metodología

La línea de investigación estratégica surge tras la presentación de la tesis de doctorado del académico, el año 2001, luego que presentara el desarrollo de una metodología para la formulación de estrategias de manufactura en empresas pequeñas y medianas, con el que obtuvo el PhD en “Manufacturing Engineering and Operations Management” por la U. de Nottingham, Inglaterra.

El estudio vincula el área de gestión de operaciones y gestión estratégica para crear una estrategia de manufactura, que a través de este nuevo Dicyt, busca entregar una propuesta aplicable a la industria.

Para ello, el método propuesto por el Dr. Quezada considera el problema de la estrategia productiva (el patrón de decisiones para alcanzar objetivos de producción) de una manera holística e integral.

El método primero establece qué desea el mercado (en términos de objetivos de precio, calidad, flexibilidad, entrega e innovación) y lo traduce en requerimientos para el área de producción, para luego analizar si las prácticas actuales permiten alcanzar dichos objetivos. 

Para ello utiliza un método de decisiones multicriterio denominado Proceso de Redes Analítico (ANP en su sigla en inglés). Al identificar las brechas existentes, los gerentes definen planes estratégicos de acción, los cuales son priorizados usando otro método de decisiones multicriterio denominado VIKOR (Solución multicriterio de optimización y compromiso).

En el proyecto colaboran los académicos del Departamento de Ingeniería Industrial, Dra. Astrid Oddershede Herrera y el Dr. Pedro Palominos Belmar, además de estudiantes de postgrado como ayudantes de investigación.

A la fecha, el equipo consiguió desarrollar una versión preliminar del método, el cual se irá mejorando a través de su aplicación en a lo menos 6 empresas en el país, trabajando actualmente con una que fabrica de lubricantes y productos químicos, y otra del área de agro alimentos.

De este modo, los investigadores esperan contribuir no solo al conocimiento en el área, sino que también disponer de una herramienta que permita a las empresas manufactureras tomar mejores decisiones estratégicas

El pasado 28 de noviembre el Consejo Nacional de Educación recibió a los investigadores responsables de dos proyectos adjudicados en la Convocatoria CNED de Apoyo a la Investigación en Educación 2017 por parte de la Universidad de Santiago de Chile.

Se trata de las iniciativas “Hábitos de vida saludable como indicador de desarrollo personal y social: Discursos y prácticas en colegios de la Región Metropolitana”, del académico y prorrector, Jorge Torres Ortega, y “El efecto ranking de notas en liceos emblemáticos capitalinos con relación a las universidades. Consecuencias macro, de dinámicas de nivel micro y meso”, del académico de la Facultad de Humanidades de nuestra casa de estudios, Nelson Paulus Santibáñez.

La actividad, fue encabezada por el Presidente del CNED, Pedro Montt y tuvo por objetivo conocer los principales hallazgos de los estudios que se ejecutaron durante 2018. Los consejeros mostraron gran interés por los resultados presentados por ambos investigadores de la Universidad de Santiago de Chile, los cuales abren las puertas para futuras investigaciones sobre estas temáticas de estudio.

Gestión y actividad física

La investigación “Hábitos de vida saludable como indicador de desarrollo personal y social: Discursos y prácticas en colegios de la Región Metropolitana”, liderada por el académico y prorrector de la Universidad de Santiago, Jorge Torres Ortega, se propuso identificar y entender aquellas prácticas de autocuidado y de alimentación relacionadas con el bienestar estudiantil y de la vida cotidiana en general de los adolescentes en edad escolar.

Para su estudio se seleccionaron cuatro establecimientos de la Región Metropolitana, de similar nivel socioeconómico con una marcada diferencia de puntaje SIMCE en uno de los ocho indicadores de desarrollo personal y social de la Agencia de Calidad de la Educación sobre hábitos de vida saludable.

Dentro de los resultados obtenidos, las escuelas bien evaluadas según el docente de la Facultad de Ingeniería, Jorge Torres, incorporan formas de alimentación, ejercitación, cuidado de la higiene y salud mental ofreciendo ambientes seguros y nutritivos para el desarrollo de los jóvenes. En esta positiva evaluación, la gestión como una capacidad instalada, es clave para el devenir de los hábitos de vida saludable que realizan tanto directivos como profesores y asistentes de la educación. “La planificación, organización y seguimiento de planes y acciones de hábitos de vida saludable es fundamental en este proceso”, sostiene Jorge Torres.

El académico agrega que, dentro de ellos, la actividad física posee una alta valoración entre todos los actores. “El deporte y actividad física son claves en este proceso, ya que no sólo entregan salud y bienestar, sino que aportan competencias y valores para la vida”.

Como estudio cualitativo, sus resultados pueden ser de interés para un amplio espectro de público, desde los diseñadores e implementadores de las políticas públicas, pasando por los investigadores, hasta los protagonistas de la educación escolar, quienes se ven enfrentados, día a día, al desafío permanente de levantar una escuela abierta y promotora de la educación integral.

Tránsito a la educación superior

El estudio del profesor Nelson Paulus “El Efecto ranking de notas en liceos emblemáticos capitalinos con relación a las universidades. Consecuencias macro, de dinámicas de nivel micro y meso” se fijó como meta analizar la forma en la cual el así llamado “efecto ranking” fue configurado por decisiones tomadas por actores ubicados en niveles institucionales inferiores, de nivel micro.

Para su estudio se seleccionaron dos liceos emblemáticos capitalinos y se contrastó la experiencia de quienes en su momento decidieron cambiarse de colegio en pro de obtener un mejor ranking y aquellos que en la misma coyuntura decidieron quedarse en sus establecimientos de origen.

“La reflexión contenida en el estudio junto con pretender ser un aporte al diseño e implementación de políticas públicas en materia de los complejos procesos de tránsito desde la educación secundaria a la educación superior, también posee un interés sociológico asociado a caracterizar el proceso de toma de decisiones de los estudiantes frente a un contexto nuevo”, sostiene el profesor Paulus.

En materia de resultados el académico destaca “el desarrollo de una racionalidad inspirada en los deseos, creencias y en las oportunidades percibidas por los estudiantes, la cual a ratos alcanza interesantes niveles sofisticación instrumental”. El profesor Paulus agrega que “se observa también la formulación de algunos dilemas morales y en especial la elaboración y tematización de algunos elementos simbólicos por parte de los estudiantes secundarios en este proceso”.

En la investigación se visualizan algunos hallazgos que mueven a proyectar la exploración de la línea de estudios de los procesos de tránsito desde la educación secundaria, como insumo indispensable para el fortalecimiento de las políticas de equidad e inclusión en la educación superior en nuestro país.

La Geodesia es la ciencia encargada de medir la forma, dimensiones y campo de gravedad de la tierra o un planeta. Sin embargo, su dificultad radica en medir la superficie de un planeta que se encuentra en constante movimiento y, por ende, cambiando diariamente, complejizando su medición.

Por ello, los doctores José Antonio Tarrío y Marcelo Caverlotti de la carrera de Ingeniería en Ejecución en Geomensura de la Universidad de Santiago de Chile, con la ayuda de Dicyt Regular han logrado monitorear la deformación de la corteza terrestre con el fin de determinar la localización exacta de un punto en la tierra.

“El casco de la tierra está cortado en diferentes partes que se mueven con el paso del tiempo, y más aún cuando ocurren sismos o fenómenos de esta naturaleza. Entonces, a las estaciones fijas (puntos de referencia) que fueron calculadas hace un tiempo, se les deben aplicar una gran cantidad de ajustes, dificultando la exactitud de las mediciones”, afirma el Dr. Borcosque.

El académico señala, además, como ejemplo de estos cambios de superficie aquel sucedido durante el terremoto del 27 de febrero de 2010, “que provocó un desplazamiento de la corteza terrestre que incluso afecta a nuestros problemas limítrofes por el levantamiento de la Placa de Nazca”.

El proyecto adjudicado por los investigadores de nuestra casa de estudios durante el año 2016,  titulado como “Cálculo de superficie de referencia altimétrica para proyectos de ingeniería de detalle, en la Región Metropolitana (Santiago), a partir de un modelo geoidal de optimo ajuste a la altimetría oficial de Chile”, busca precisar las coordenadas en tiempo real, considerando sus constantes cambios y variaciones por los fenómenos naturales, para así, homogenizar la información a través de una medición exacta y constante.

De esta forma, y gracias al apoyo de la Dirección Nacional de Fronteras y Limites del Estado (DIFROL), y del ex director de Departamento de ingeniería  Geográfica, Dr. Belfor Portal, se llevó a cabo la instalación de una antena GPS en el Edificio de Investigación Rector Eduardo Morales Santos, ubicado en el campus de la Universidad de Santiago de Chile, que recibe datos geodésicos de los satélites y monitorea la deformación de la corteza terrestre para determinar la localización precisa de los objetos en la tierra.

“Esta antena realiza mediciones constantes de los cambios que se desarrollan en la corteza, entregando las coordenadas válidas y ajustándose a los cambios del cuerpo terrestre”, explica el Dr. Borcosque.

Por su parte, la antena, que además se encuentra adherida al organismo geodésico continental denominado Sistema de Referencia Geocéntrico para las Américas (SIRGAS), logra “generar las coordenadas, marcos de referencia y la deformación de la corteza en toda Sudamérica”, señala Dr. Tarrío, mientras agrega que “las coordenadas deben ser medidas continuamente debido a que funcionan como un yogurt, si se dejan estáticas caducan, por lo que hay que actualizarlas constantemente”.

Centro de Procesamiento y Análisis Geodésico

Con el fin de buscar una forma para predecir la manera en que se deforma la corteza terrestre, es que surge, gracias al apoyo de la Dirección Nacional de Fronteras y Limites del Estado (DIFROL), el Sistema Nacional de Información Territorial (SNIT), el Servicio Nacional de Geología y Minería (SERNAGEOMIN) y el Instituto Geográfico Militar (IGM) del actual decano de la Facultad de Ingeniería señor Juan Carlos Espinoza, y del Director del Departamento Dr. Jaime Pizarro; el Centro de Procesamiento y Análisis Geodésico USC de la Universidad de Santiago de Chile, en donde los doctores Tarrío, Carverlotti y Borcosque, en conjunto a un funcionario y  7 alumnos de pre y postgrado, procesan y analizan los datos de más de 200 equipos GPS ubicados alrededor de Sudamérica, permitiendo la actualización de los modelos y coordenadas actuales.

Este trabajo repercute en el desarrollo y cotidianidad de las personas y, principalmente, en quienes toman decisiones a nivel regional, porque permite una mayor precisión en los trabajos de minería, ingeniería, sistemas de información, cartografías y planes reguladores, entre otros.

Para el Dr. Carvelotti, “la nueva forma en la que se está viendo la geodesia está colocando en el tapete y generando reflexiones en los diferentes organismos, tanto nacionales como internacionales”, agregando que “los datos que recolectamos son enviados a todo el mundo. Además, no solo esperamos aportar con mediciones geodésicas, sino que también con predicciones atmosféricas”.

Actualmente, el proyecto se encuentra trabajando en la apertura de un servidor a través de Segic, con el fin de que los datos recopilados puedan estar abiertos a todo público, para que puedan ser utilizados en la toma de decisiones en temas país, como la minería, la planificación regional y los espacios limítrofes con otros países.

Tras un proyecto de tres años, la Dra. Laura Almendares del Departamento de Ciencia y Tecnología de los Alimentos de nuestra Casa de Estudios buscó la fórmula perfecta para proteger a la tuna de las alteraciones organolépticas, con el fin de que pudiese ser comercializada de mejor forma, originalmente en base a las necesidades de los agricultores del sector de Tiltil, en la Región Metropolitana.

Con el fin de entregarle un valor agregado a la zona y una mejor calidad de vida a las personas, la Dra. Almendares, con el apoyo de la de la Fundación de Innovación Agraria (FIA) y la Sociedad de Desarrollo Tecnológico de la Universidad de Santiago, se contactó con uno de los destacados productores de tunas del sector, para llevar a cabo la investigación científica.

De esta forma, y con el objetivo de generar un producto que pudiera ser comercializado de mejor manera, la Dra. Almendares, en conjunto con su equipo de trabajo, logró la creación de un compuesto que evita la deshidratación y oxidación de la tuna, sin generar alteraciones microbiológicas.

"Nuestra idea fue buscar una fórmula para que este fruto se pudiera vender pelado y listo para servírselo, pero su inestabilidad era un tema muy complejo", indicó la Dra. Almendares.

Luego de realizar variados experimentos, la investigadora se percató que el compuesto desarrollado no solo era beneficioso para la tuna, pues podía ser utilizado en otras frutas u hortalizas, tal como sucede con la palta, arándanos y manzanas, entre otros.
Así, se comprobó que, al aplicar el compuesto incoloro a la palta pelada y cortada, se lograba potenciar su durabilidad por más de 30 días, revolucionando al sector alimenticio internacional. Pues, al ser mantenida en un espacio de refrigeración óptimo, no solo beneficiará a los empresarios agrícolas, pues se espera que, luego de culminar el proceso de patentamiento a través de la Universidad, el producto sea comercializado a la población civil.

Según la Dra. Almendares, el compuesto desarrollado con antioxidantes, sin olor, color ni sabor y 100% comestible, aspira a poder ser introducirlo concretamente en el mercado, por lo que agrega que “nos hemos reunido con una destacada empresa biotecnológica que se encuentra interesada en realizarlo, pues no existe nada igual disponible.

Si bien, el producto cuenta con una base común, éste tiene cualidades particulares para poder ser aplicado a diferentes frutas y hortalizas.

Un promedio de 46 litros de cerveza por persona consumen los chilenos anualmente, según datos de la Asociación de Cerveceros de Chile (Acechi). Cifras de las cuales un número importante corresponde al consumo de productos artesanales, que han logrado irrumpir en el mercado nacional por su variedad de tipos y sabores.

Es por ello que para las microcervecerías se ha vuelto un reto innovar. Allí es donde la investigación con levaduras ha cobrado especial relevancia por su potencial impacto para aportar métodos innovadores de fermentación del milenario brebaje.

Estos hongos microscópicos unicelulares son los encargados de convertir el azúcar en alcohol etílico y dióxido de carbono, y, dependiendo de su fermentación, entregarles características propias a cada cerveza, además del uso de agua, malta y lúpulo.

En ese contexto, un grupo de investigadores del Instituto de Biología Integrativa (iBio) liderado por el biotecnólogo Dr. Francisco Cubillos, académico de la Facultad de Química y Biología, se encuentra estudiando cómo las diversas levaduras existentes a lo largo de nuestro territorio pueden entregar una identidad única a la cerveza nacional.

Para ello, los investigadores recolectaron 500 cepas de levaduras desde Maule a Tierra del Fuego con las cuales con las cuales están experimentando junto a la reconocida empresa valdiviana Bundor. El propósito es averiguar si las levaduras responden exitosamente al proceso, y poder desarrollar productos del tipo Ale y Lager para comenzar a posicionarlos en el mercado nacional durante enero de 2019.

El Dr. Cubillos asegura que “nuestra investigación tiene varios intereses, uno de ellos es proteger el patrimonio genético chileno, determinando con qué contamos en términos de levaduras. Pero además, nos hemos propuesto trabajar mano a mano con productores locales y regionales que estén interesados en lograr una identidad distintiva a nivel de producción de cerveza”.

Estudios

IBIO es un Instituto Milenio adjudicado por el equipo de investigadores de la U. de Santiago, U. Católica, U. Mayor y U. Andrés Bello a fines del año 2017, quienes se asociaron para trabajar en la interacción planta, hongo y levadura, y para ver cómo responden a estímulos ambientales, desde una perspectiva molecular. Cuenta además con el apoyo de investigadores de otras Instituciones, como la U. Austral.

La investigación en torno a la cerveza surge cuando el equipo a cargo del Dr. Cubillos  -que trabajaba en la línea de patrimonio genético nacional de levaduras- comenzó a aislar cepas de distintos bosques andinos y patagónicos del centro y sur de Chile. Fue en ese momento cuando descubrieron la capacidad de varias levaduras de fermentar en frío, mecanismo utilizado en la industria cervecera.

“Debido a factores climáticos y a lo extenso de sus bosques, los que cubren el 23,3% de la superficie del territorio nacional, Chile cuenta con un importante reservorio natural de levaduras cerveceras. Es decir, tenemos la materia prima y ahora lo que falta es encontrar una identidad única que nos distinga de las cervezas alemanas, belgas o inglesas. Eso es lo que podemos lograr estudiando las levaduras”, afirma el Dr. Francisco Cubillos.

Este proyecto también busca comprender cuáles son las bases genéticas que explican las diferencias en los perfiles de fermentación y en el producto fermentado.

Por la parte aplicada, en tanto, busca seleccionar aquellas levaduras que entreguen una cerveza atractiva para el consumidor, las que podrían ser de tipo Ale o Lager, dependiendo de la levadura y proceso de fermentación.

Hoy los científicos de iBio han realizado fermentaciones de cerveza en pequeñas cantidades, escalando a volúmenes de 5 litros con el propósito de averiguar si las levaduras responden exitosamente al proceso. El siguiente paso es realizar ensayos en estanques de 20 y 30 litros en la cervecería Bundor de Valdivia, esperando salir al mercado el próximo verano con característicos aromas y sabores frutales y a bosques.

Si la tendencia se mantiene, en el mediano plazo esperan continuar trabajando con la cervecería valdiviana y apoyarlos en la producción industrial, sumándose este proyecto a otros similares que buscan desarrollar una cerveza con identidad chilena a partir de ingredientes originales.

Una connotada participación tuvieron en el país asiático las académicas de la Facultad de Ingeniería y Tecnológica, la ingeniera Paulina González Soto y la Dra. en Tecnología de la Arquitectura, Camila Burgos Leiva, quienes en el marco de la XV versión de la Conferencia Mundial de Ingeniería en Madera, fueron invitadas a presentar sus avances en investigación en el uso de madera contralaminada.

El evento realizado entre el 20 al 23 de agosto en el Instituto Nacional de Ciencias Forestales (NFoS) de Seúl, Corea del Sur, reunió a 744 expertos en diseño, arquitectura e ingeniería de 39 países, quienes discutieron sobre las nuevas aplicaciones, tecnologías y desafíos en torno a la construcción con madera.

Respecto al evento, la académica Paulina González, quien también fue invitada como miembro del Comité Científico Internacional y moderadora, sostuvo que la instancia “da la oportunidad de interactuar con expertos de primer nivel mundial, que nos permite realizar en Chile trabajos que están en la frontera del conocimiento en lo que se refiere a edificación de mediana altura en madera”, afirma.

Durante el encuentro, las académicas presentaron tres trabajos técnicos que elaboraron previamente junto a otros co-autores asociados al uso de madera contralaminada para la construcción en mediana altura, en simulaciones térmicas y en ensayos cíclicos de edificios ante actividad sísmica.

Dos de ellos fueron presentados en modalidad de póster y uno en presentación oral, los cuales serán indexados en SCOPUS.

Presentaciones

En la nueva versión de la conferencia bianual, considerada la más importante en torno a la madera, la instancia buscó complementar el enfoque tradicional de ingeniería en madera con temáticas relacionadas a arquitectura, diseño, métodos de evaluación, entre otros.

En ese contexto, las investigadoras presentaron las ventajas e innovaciones que se están desarrollando en nuestra Universidad con la incorporación del CLT (Madera contralaminada, por sus siglas en inglés).

Sobre la instancia, la Dra. Camila Burgos indica que las investigaciones nacionales “están en un muy buen nivel respecto a las que conocimos, pero creo que falta investigación respecto al CLT, que es un material nuevo que todavía no se ha podido introducir en Chile como sistema constructivo porque hay poca producción”.

En la oportunidad las investigadoras presentaron el trabajo titulado “Safety evaluation in face of fire of three solutions in timber fronts in buildings”.

El proyecto, que se enmarca en la tesis doctoral de la Dra. Camila Burgos, y que realizaron junto a otros investigadores, analiza cómo reaccionan distintas fachadas de madera ante el fuego, e incorpora distintos espesores de cámara ventilada entre la fachada y el muro estructural.

Otro de los trabajos presentados fue “CLT building’s thermal behaviour simulation using design builder software”, donde el equipo estudió el comportamiento térmico del CLT en edificios de mediana altura en relación a otros materiales.

Enmarcado en un proyecto Corfo recién finalizado, las académicas presentaron el paper “Experimental analysis of wall joints in cross laminated timber panels requested by cyclic load”.

Se trata de un estudio experimental realizado en el Laboratorio de Madera de nuestro Plantel, donde el equipo realizó ensayos cíclicos en probetas y conectores de acero, simulando la fuerza que genera un terremoto en las conexiones de los edificios.

En las conclusiones, obtuvieron curvas de comportamiento entre la fuerza y la deformación, que luego simularon computacionalmente para revisar el edificio, obteniendo resultados que les permitió proponer a la Asociación Chilena de Sismología e Ingeniería Antisísmica, modificaciones a la norma de diseño sísmico de edificios

Considerando la constante exposición a contaminación presente en ríos, lagos y océanos, debido al desarrollo de actividades industriales, agrícolas o domésticas, el Dr. Eduardo Pino López, académico del Departamento de Ciencias del Ambiente, se propuso incentivar el uso de nuevos catalizadores para “atrapar o absorber” la luz solar que llega a la superficie terrestre de manera inocua, económica y con un mayor rango que el tradicional, que pueda ser utilizada posteriormente en remediación ambiental.

Para ello, en el marco de la línea de investigación en fotocatálisis heterogénea que lidera desde el año 2009 en nuestro Plantel, se encuentra ejecutando el proyecto DICYT 2018-2020 "modificación de la actividad fotocatalítica mediante nanopartículas y doping metálico para sistemas complejos”, que considera el uso nuevos catalizadores basados en dióxido de titanio y nanopartículas de up-conversion (compuestos inorgánicos basados en tierras raras de la tabla periódica).

Según explica el científico, la interacción entre la luz con estos catalizadores permitiría que se genere “un fenómeno que puede ser usado para convertir la luz en energía eléctrica, promover reacciones fotoquímicas y químicas que permita sintetizar algún sustrato de interés o degradar algún contaminante como un colorante, un fármaco, entre otros”.

Proceso y nuevos catalizadores

El investigador, quien también preside el Colegio Chileno Químico A.G., se reincorporó al Plantel el año 2009 gracias a un Proyecto de Inserción en la Academia para avanzar en la línea de investigación en Fotocatálisis enfocada a la aplicación medioambiental.

Desde entonces comenzó a dirigir el área de investigación en el Laboratorio de Cinética y Fotoquímica, donde también realizó su tesis de pregrado y doctorado.

Según explica, el campo de estudio se enfoca principalmente en el fenómeno de fotocatálisis, es decir “se usa luz en combinación con un catalizador -un semiconductor- que permite inducir alguna reacción química”.

En ese contexto, el Dr. Pino junto a su equipo de colaboradores, se encuentra trabajando con dióxido de titanio (TiO2), dado que “permite un proceso de oxidación avanzada, es barato, fácil de sintetizar, muy resistente a la corrosión, estable y puede ser utilizado en distintos rangos de pH”, indica.

Agrega que la función de estos catalizadores –como el TiO2- modificados con nanopartículas metálicas, por ejemplo de oro o dopados con molibdeno, “es disminuir los procesos de recombinación y extender el rango de absorción del catalizador”.
En términos concretos, la modificación permite ampliar el espectro de los fotones que pueden ser atrapados por el catalizador y promover reacciones fotoquímicas controladas.

El material obtenido posteriormente permitiría la mineralización de contaminantes orgánicos o bien la transformación a sustratos biodegradables presentes en el medio, presentándose como una promisoria herramienta de remediación medioambiental o estrategia sintética.

El proyecto de ciencia básica en tanto, no contempla escalamiento. Sin embargo, según explica el investigador responsable “nos acerca un poco más a implementar soluciones tecnológicas a los procesos que ya existen, porque no se puede pretender cambiar los procesos productivos o la industria, pero si apuntar a mejorar, y tratar de disminuir el impacto ambiental o costos de estas actividades”, puntualiza.

Optimizar equipos y procesos en los cuales se transfiere energía por medio de fluidos no newtonianos utilizando simulaciones numéricas computacionales, es el desafío en que trabaja el Dr. Ernesto Castillo Del Barrio, quien busca apuntar a un desarrollo eficaz de la industria chilena.

Para ello, gracias a un proyecto FONDECYT de Iniciación en Investigación y al apoyo del Centro Internacional de Métodos Numéricos en Ingeniería (CIMNE) de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) en Barcelona y de la Universidad de Strathclyde en Glasgow, el académico del Departamento de Ingeniería Mecánica (DIMEC) junto a su equipo, trabajan desde el año 2016 con tecnología computacional de última generación.

Las simulaciones, dirigidas por ejemplo a la industria minera para ventilar o transportar material o en aerodinámica para disminuir el consumo de combustible, buscan hacer más eficientes los procesos industriales, sin incurrir en los elevados costos derivados de hacer pruebas experimentales, lo cual se logra gracias a esta tecnología de punta.

Sobre el trabajo, el Dr. Castillo que se enmarca en la línea de mecánica de fluidos y transferencia computacional, indica que “podemos orientar a la industria, ya sea cambiando los fluidos de trabajo y/o modificando aspectos de diseño, ya sea geométrico u operacional, influyendo en la eficiencia de los equipo analizados”.

Vínculos internacionales y tecnología de punta

Si bien, el área de transferencia computacional se ha desarrollado en el DIMEC desde hace 20 años, ahora cuenta con grandes proyecciones para desarrollar métodos innovadores, rápidos, económicos y eficientes.

En tanto, el vínculo con el prestigioso CIMNE, surge gracias a la investigación pre-doctoral del Dr. Castillo, donde obtuvo el premio a la “mejor tesis doctoral del 2016” en mecánica computacional, otorgado por la Sociedad Española de Métodos Numéricos en Ingeniería.

Según explica el investigador, la principal ventaja de esta tecnología radica en que “el método es general y puede usarse en diferentes aplicaciones, ya sean laminares o turbulentas de fluidos simples o complejos, lo cual permite rediseñar disminuyendo el número de ensayos experimentales al mínimo, que suelen ser costosos y complejos”.

El experto agrega que “al diseñar nuestros propios métodos, somos innovadores desde la herramienta utilizada hasta la aplicación propiamente tal, en donde podemos cambiar las condiciones de trabajo, la geometría, fluidos, para encontrar la mejor configuración”.

El proyecto de tres años de duración considera dos etapas. En la primera, el equipo desarrolla las herramientas matemáticas o numéricas para resolver problemas de la industria, para lo cual trabajan directamente con el Dr. Ramón Codina Rovira del CIMNE, investigador reconocido a nivel internacional en mecánica computacional.

Mientras que en la segunda etapa, a realizarse el último año del proyecto, el equipo realizará aplicaciones que esperan abarcar diferentes áreas de ingeniería que incluyan mecánica de fluidos y transferencia de calor.

En palabras del investigador principal, el desarrollo del proyecto “se plantea como una herramienta con perspectiva”, concluye.

Sustituir materiales contaminantes y cancerígenos presentes en el transporte terrestre y aéreo es el principal objetivo de la línea de investigación que dirige la Dra. Maritza Páez Collio, académica del Departamento de Química de los Materiales de la Facultad de Química y Biología.

En ese contexto, la Doctora en Ciencias e Ingeniería de la Corrosión, que ha impulsado y dirigido numerosas investigaciones en torno a la corrosión metálica y el anodizado de aluminio desde el año 1992, dirige un nuevo Fondecyt Regular adjudicado el 2018: “New approaches for corrosion protection of magnesium alloys”.

El nuevo proyecto se centra específicamente en proteger las aleaciones de magnesio, que son los nuevos materiales livianos utilizados en el transporte, para reducir el consumo de combustible y la contaminación.

“Estas aleaciones son las que se están utilizando en transporte aéreo y terrestre, donde el cambio de materiales está íntimamente relacionado con la emisión de dióxido de carbono. Mientras más livianos son los vehículos, menos emiten y contaminan”, señala.

Sin embargo, el cambio de materiales supone, a su vez, nuevas metodologías para protegerlos, y evitar su corrosión y descomposición.

Actualmente, se utilizan pre-tratamientos para la posterior aplicación de pinturas o tratamientos completos que, en algunos casos, necesita Cromo VI, compuesto químico altamente carcinogénico que se encuentra prohibido, excepto en la industria aeronáutica.

En ese sentido uno de los desafíos del proyecto es erradicar su uso. En palabras de la Dra. Páez, “aún no ha podido ser eliminado por el riesgo asociado a que algún elemento no cumpla el rol de proteger el metal, que puede significar un accidente severo en rutas entre continentes”.

Para ello desarrollan un tratamiento superficial que incluye radicales hidroxilo, y funcionalizaciones subsecuentes de grafeno y otros compuestos, que permitan mejorar la adhesión, y el crecimiento de un polímero en la superficie de éste.

Investigación

Según explica la científica, actualmente todos los laboratorios que trabajan en corrosión están preocupados de aumentar la protección de los nuevos materiales que se utiliza en superficies de aleaciones de aluminio y magnesio, debido a que las metodologías existentes son muy contaminantes.

Al respecto, la Dra. Páez sostiene que cada nuevo descubrimiento es susceptible de ser patentable, implicando “todo un desafío desarrollar tratamientos superficiales y poder anclar recubrimientos, para que no haya problemas de adhesión y, por lo tanto, no ocurra desprendimiento de la película en el tiempo”, indica.

La investigadora responsable destaca, además, la unión de distintas disciplinas en el proyecto, tales como microbiología, electroquímica, física, química y polímeros.

“Soy una convencida que uniendo distintas líneas de trabajo se puede dar solución a problemas complejos y asegurar, en un mediano plazo, el desarrollo sustentable de la industria chilena”, puntualiza.

En tanto, respecto a la línea de investigación en corrosión y protección de materiales, asegura que “no nos podemos dar lujos cuando se trata de un reactor nuclear, una pieza de una tubería que lleva material muy contaminante. Son situaciones donde debe haber protección sí o sí, ya que el costo asociado a riesgos de derrame de fluidos puede ser muy alto en vidas humanas y medio ambiente”.

“¿Por qué el interior de una tubería industrial transportando sedimentos con frecuencia está sucio, mientras que la superficie interna de una arteria está limpia?”, fue una de las interrogantes que se planteó un equipo de investigadores compuesto por el Físico, Dr. Enrique Cerda Villablanca, de la U. de Santiago y Médicos Cirujanos e Ingenieros Químicos de la U. de Pittsburgh, EE.UU.

Intrigados por resolver la interrogante, y tras años de estudios en superficies rugosas, los científicos propusieron que “parte de la respuesta podría estar en la elasticidad de las superficies naturales y su capacidad para arrugarse dinámicamente”.

Con este antecedente, el equipo comenzó a trabajar desde el año 2015 en un implante para arterias que previniera la adhesión de plaquetas y su consecuente generación de trombos, obteniendo un prototipo idóneo en los estudios preclínicos que cuenta con una solicitud de patente de invención.

La hipótesis del equipo fue publicada recientemente en la prestigiosa revista “Nature Physics”, de factor de impacto 22.7 (2018) dada su innovación, donde plantean que “las arrugas en arterias y venas, además de dar extensibilidad, tienen otra ventaja: permitir la anti-adhesión gracias a su capacidad de inyectar energía elástica en contaminantes”.

Según explica el Dr. Cerda,  la publicación en esta revista, que contó con un riguroso proceso de referato, “nos significa prestigio, ya que se trata de una publicación de alto impacto, en la que el artículo fue revisado por especialistas quienes dieron cuenta que no existen estudios similares”, puntualiza.

Renovación automática de superficies

Según explica el investigador del Departamento de Física de nuestro Plantel, Dr. Cerda, el mecanismo estudiado es posible gracias al sistema rugoso epitelial creado sobre el material interior más blando de arterias y venas, que permite bombear sangre y limpiar las superficies internas a través del movimiento y elasticidad que permiten las arrugas.

En la práctica, significa que cuando las plaquetas comienzan a adherirse a la pared de una arteria ante un contaminante, éste comienza, a despegarse por el movimiento de las paredes, gracias a la energía que provocan las arrugas.

En ese sentido, el prototipo, diseñado sobre una silicona muy blanda -que considera una película arrugada- imita a las arterias, inflándose y contrayéndose, acción que libera energía y provoca el mismo efecto con una adhesión de plaquetas mucho menor, según se comprobó en los estudios preclínicos.

Según explica el Dr. Cerda, la investigación, que continúa en curso buscando materiales inocuos para ser comercializada a futuro, cuenta con “una receta única”, en donde es clave la longitud de ondas (cuánto mide la distancia entre pliegues), lo que dice qué tipo de adhesión se puede eliminar.

En tanto, la tecnología podría ser aplicada en los catéteres utilizados en hospitales, para evitar la proliferación de bacterias y su cambio diario; en mangueras utilizadas en industrias, que deben ser limpiadas constantemente; y en barriles utilizados en la industria del vino, entre otros.

En el estudio publicado en la revista participaron el Dr. Enrique Cerda, en representación de nuestro Plantel, y los investigadores de la Universidad de Pittsburgh, EE. UU., Luka Pocivavsek, Sang-Ho Ye, William Wagner,  Edith Tzeng, del Departamento de Cirugía y del Centro Médico de dicha Institución; y, Joseph Pugar, Robert O'Dea y Sachin Velankar, del Departamento de Ingeniería Química.

La ejecución de esta investigación es posible gracias al Fondecyt “Folding & Creasing: Localization phenomena in low dimensional systems”, además de fondos otorgados por Estados Unidos.