QUIÉN ES QUIÉN

«La I+D+i española empieza a sufrir las consecuencias del Plan Bolonia»

Uno de los principales retos de Juan Luis González-Santander es proporcionar soluciones desde las Matemáticas a un problema industrial muy común relacionado con el pulido de piezas metálicas y que genera millones de euros anuales en pérdidas en todo el mundo. Es doctor en Ciencias Físicas por la Universidad Complutense de Madrid y doctor en Matemáticas por la Universitat Politècnica de València, ha sido profesor asociado en la Universidad de Toronto, y ha dirigido la Cátedra Energesis de Tecnología Interdisciplinar de la Universidad Católica de Valencia, además de desarrollar una extensa actividad docente en diferentes centros educativos. En su opinión, tanto los recortes económicos como la implantación del Plan Bolonia tendrán unas consecuencias nefastas sobre el futuro de la investigación científica española.

AUTOR: RUVID

¿En qué consiste el proceso industrial que intenta optimizar?
Se llama rectificado, grinding en inglés, y consiste en el pulido de piezas metálicas (aunque también cerámicas y otros tipos de materiales) para producir una superficie lo más lisa posible y ajustada a las tolerancias requeridas. Este proceso de mecanizado está muy extendido. De hecho, aproximadamente un 3% de todo lo que se produce industrialmente en el mundo pasa por un proceso de rectificado. El problema reside en que este proceso puede dañar térmicamente la pieza por el calor que genera la fricción de la muela pulidora sobre el material. Como consecuencia, se desestima aproximadamente el 10% de las piezas por no cumplir con las exigencias de los controles de calidad. Pensemos, por ejemplo, en las enormes pérdidas económicas que supone para la industria automovilística o aeronáutica. Con el fin de evitar dicho deterioro, se puede inyectar un fluido refrigerante que disipa el calor. Sin embargo, estos líquidos son altamente contaminantes y costosos de reciclar.

¿Cuál es su aportación?
Trabajo en el desarrollo de modelos matemáticos que sirvan para predecir el dañado térmico de la pieza. De entre los distintos tipos de rectificado, nosotros estudiamos el rectificado plano. Normalmente, los fabricantes programan la máquina rectificadora con unos valores aproximados, pero en realidad no es nada fácil predecir si la pieza se quemará, será más frágil o presentará ondulaciones en su superficie. Esta falta de previsión conduce a realizar abundantes pruebas iniciales para comprobar la calidad de las piezas con el consiguiente derroche de material, desgaste de muela y tiempo de producción. Incluso las recomendaciones del fabricante se han de comprobar. Los operarios adquieren una valiosa experiencia, pero hay margen para optimizar el proceso, es decir, sistematizarlo para que sea rápido y eficiente.

En definitiva, si desarrollamos buenos algoritmos de predicción, conseguiríamos aumentar la producción de una manera significativa. Además, si estudiamos optimizar el uso de refrigerante para poder indicar a los fabricantes la cantidad exacta necesaria, contribuiremos a disminuir la gran cantidad de residuos que se generan.

¿Esto es muy complejo desde el punto de vista matemático?
La clave reside en estudiar la transferencia de calor dentro de la pieza y dónde se acumula de manera excesiva. Es realmente un reto porque, aunque parezca un tema de ingeniería muy aplicado, es espectacular la implicación de tantas funciones especiales y propiedades de las matemáticas. Por ejemplo, en marzo publiqué en una revista científica la resolución de una integral monstruosa que necesitó 25 páginas de cálculos. Dicha integral calcula la temperatura en superficie de una pieza rectificada para cualquier tipo de perfil de fricción, de modo que es una herramienta muy útil que ofrece una gran flexibilidad.

La cuestión es que nosotros tratamos de resolver analíticamente las ecuaciones, eso tiene su complejidad desde el punto de vista matemático, pero significa que el fabricante sabría en décimas de segundo cómo programar la máquina rectificadora para que no dañe la pieza. Además, podría comprobar rápidamente los efectos que tendrían pequeñas modificaciones de parámetros como cambiar la potencia a una muela o las propiedades térmicas de la pieza. Este análisis cualitativo de los parámetros a partir de la solución analítica es algo que no es posible con una solución numérica y que no puede ofrecer ningún paquete de software, por muy sofisticado que sea. Es más, la enorme diferencia de temperatura que se genera en muy poco espacio (en décimas de milímetro puede haber un cambio de temperatura de 600 o 700 grados centígrados) hace que el software comercial actual necesite un mallado tan fino que se necesitaría un tiempo excesivo (minutos, incluso horas) para descubrir qué va a pasar. Esto, a nivel industrial, es inviable, porque implica parar la maquinaria y tener un ordenador potente para cada máquina rectificadora.

¿Está colaborando con el sector industrial para aplicar sus modelos teóricos?
Mi idea es validarlos experimentalmente, pero en Valencia no existe el tejido industrial que fabrique las máquinas rectificadoras. Es por eso que hemos firmado un convenio marco de colaboración con la Universidad de Mondragón. Esta Universidad posee unas instalaciones envidiables que incluyen rectificadoras y en la Corporación Mondragón hay fabricantes de esta maquinaria. Se interesaron por mi trabajo y ahora estudiamos el desarrollo de proyectos comunes para implementar y validar los modelos teóricos. El siguiente paso es la preparación de propuestas para solicitar financiación. La combinación entre su equipo aplicado y nuestro trabajo teórico tiene un gran potencial.

Para mí se trata de una investigación muy bella, porque todas estas propiedades y funciones especiales, muchas de ellas conocidas desde finales del S.XIX y principios del XX, parecen extremadamente teóricas, pero tienen una aplicación industrial sorprendente. Por eso es tan importante apoyar el desarrollo de la ciencia básica como la aplicada, pero también impulsar la comunicación y colaboración entre ambos mundos. Se han desarrollado herramientas matemáticas muy potentes que los ingenieros desconocen y que incrementarían la efectividad de los procesos. Los matemáticos y físicos teóricos, por su parte, necesitamos que se nos planteen retos con una orientación práctica.

¿Por qué se especializó en el tema del rectificado industrial?
El director de mi segunda tesis doctoral trabajó con un profesor extraordinario de la Universidad Aeroespacial de Samara de Rusia llamado Yuri Ratis que había iniciado esta línea de investigación a petición de los ingenieros de su Universidad. Dicho profesor planteó un modelo alternativo al existente para estudiar la transferencia de calor en las piezas, pero no llegó a publicarlo. Mi director de tesis trajo sus notas a España y me propuso profundizar en el tema porque era una mina, un modelo nuevo por ampliar. Lo bautizamos con el nombre de modelo Samara-Valencia.

¿Trabaja también en otros ámbitos?
He trabajado en disparidad de temas además del rectificado: he publicado papers sobre geotermia, mecánica de fluidos, teología y filosofía… Muchas de las cuestiones han surgido a partir de mi actividad docente. Opino que hay que tener una apertura a la interdisciplinariedad ya que es realmente enriquecedor. Además, no hay que perder el diálogo con expertos de campos muy diversos, porque se plantean ideas y aplicaciones en las que no habías pensado. Sobre todo, hay que disfrutar de lo que uno hace sin obsesionarse con el sexenio de investigación. Creo que ese es uno de los problemas actuales. Lo observo en el campo de las Matemáticas: existen cuestiones complejas que resolver, pero pueden llevar varios años solucionarlos y eso desincentiva, porque durante ese espacio de tiempo no se generan publicaciones. De modo que se opta por publicar artículos de menor calidad y relevancia.

En mi caso, me falta personal de apoyo. Me entristece recibir periódicamente correos electrónicos de estudiantes de escuelas de ingeniería de alto prestigio de la India que, habiendo leído mis artículos, solicitan hacer una estancia de posgrado conmigo y yo no tenga ninguna posibilidad de becarles. En este sentido, potencias en desarrollo como la India están invirtiendo mucho en formación de calidad y desarrollo industrial. Son candidatos muy válidos con un expediente brillante y contribuirían a avanzar en la investigación que desarrollo, pero el obstáculo, insisto, es la falta de becas. Con un poco de financiación conseguiríamos ser un punto de referencia y crear escuela.

¿Cómo afecta el cambio de prioridades del Plan Bolonia a la investigación?
Con respecto a este punto soy pesimista. En Europa atravesamos una crisis económica e industrial. Además, las consecuencias de la implantación del Plan Bolonia son terribles – al menos lo que veo en España – no solo para el mundo del trabajo, sino también para la I+D universitaria, porque nos estamos encontrando a gente sin autonomía, es decir, sin flexibilidad mental para adaptarse a nuevas situaciones, buscarse la vida y tomar la iniciativa. Esto es debido un sistema educativo que a veces peca de paternalismo y a la insistencia en el cómo se enseña y no tanto en los contenidos. Además, el sistema de evaluación falla, porque con tantos trabajos grupales de corta y pega, presentaciones orales y demás, no se filtra a las personas que no tienen nivel. No estoy en contra de todas pedagogías nuevas, pero en mi opinión, se están descuidando aspectos clave como son el hábito de estudio, la capacidad de atender y de memorizar.

Los estudiantes se gradúan sin una base teórica sólida, cuestión que se intenta suplir con el máster, pero la formación básica que no se aprendió en los primeros cursos de carrera no la suple ningún máster. Además, el profesorado que antes podía dedicarse a la formación de los investigadores sufre recortes de personal y aumento de horas de dedicación a los grados. Si en España ya teníamos problemas de endogamia y caciquismo, ahora se suma la crisis y el Plan Bolonia. En conclusión, no vamos por el buen camino en el ámbito de la investigación.