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Especial

Reformas, competitividad e investigación de frontera

Superconductores en el Departamento de Física de la UFSCar

Las pésimas condiciones de trabajo en el laboratorio del Departamento de Física del Centro de Ciencias Exactas y de Tecnología de la Universidad Federal de São Carlos (UFSCar) minaban el esfuerzo de los investigadores en pos de desarrollar investigaciones competitivas. Los problemas de infraestructura eran semejantes a los encontrados en las universidades estaduales e institutos de investigación: red eléctrica inadecuada, falta de aire acondicionado para mantener equipamientos funcionando con seguridad y poco espacio para acomodar máquinas y personas.

El pequeño departamento creado con el objetivo de enseñar física creció A lo largo de 25 años. Pero, hasta mediados de la década del 80, la actividad de investigación aún era poco significativa. “En 1982, menos de la mitad de los cerca de 40 profesores desarrollaba alguna actividad de investigación”, afirma Wilson Aires Ortiz, coordinador del Grupo de Superconductores y Magnetismo.

Nuevos laboratorios
No fueron pocas las dificultades que ese pequeño grupo de investigadores tuvo que superar para establecer una infraestructura de laboratorio que los habilitara para desarrollar investigaciones de frontera. Al final de 1994, con recursos del Ministerio de Educación (MEC), había sido posible duplicar el área construida, creando nuevos laboratorios didácticos y oficinas. En la misma época, surgieron los programas de Infraestructura de la FAPESP, que permitieron inversiones, en la reforma y modernización de los laboratorios.

El apoyo de la Fundación permitió que toda la red eléctrica fuese sustituida para atender la demanda de consumo del Departamento. También fue posible instalar un sistema de refrigeración y equipos de aire acondicionado para de esa manera crear un ambiente más adecuado para la investigación y la preservación de los equipos utilizados. “Teníamos muchos equipos instalados de manera precaria”, recuerda Ortiz.

Para el Grupo de Superconductores y Magnetismo, los recursos del Programa de Infraestructura fueron fundamentales para adecuar los laboratorios experimentales y el taller de criogenia. “Para nosotros, este taller es tan importante como tener agua y luz”, dice el investigador. Los superconductores, justifica Ortiz, son potencialmente importantes para hacer grabaciones magnéticas. Presentan resistencia cero, es decir que, operan sin pérdida de energía. Exigen, además, temperaturas extremadamente bajas.

Debido al alto costo para mantener una pieza de esas funcionando a temperaturas tan bajas, los superconductores están restringidos a aplicaciones muy específicas, como en los dispositivos usados en las centrales de distribución de energía eléctrica para controlar las oscilaciones de energía. “Como físicos, nuestra tarea es entender mejor las características intrínsecas de esosmateriales, así como la manera por lacual éstos son procesados”, dice el investigador.

Para optimizar las inversiones
En los laboratorios del Grupo de Semiconductores de la UFSCar, coordinado por José Cláudio Galzerani, los recursos del Programa de Infraestructura financiaron las reformas de pisos, techos y bancos y la construcción de nuevas paredes divisorias, solucionando problemas críticos para el funcionamiento de sofisticados equipos de óptica. Los láseres operaban sin la refrigeración adecuada, lo que representaba un serio riesgo. Pero el problema más grave estaba en el laboratorio de espectroscopía Raman. “Sin la refrigeración adecuada, ni aire acondicionado, el equipamiento funcionaba por debajo de las especificaciones recomendadas por el fabricante”, cuenta Galzerani.

Las instalaciones tampoco soportaban la operación de un espectrómetro más.Hoy, los dos laboratorios de espectroscopía están totalmente reformados y equipados con aire acondicionado, mesas más estables, redes eléctricas y de refrigeración adecuadas. Otro punto positivo fue la construcción de una sala limpia para la preparación de muestras.

“Ahora tenemos cabina, flujo laminar y temperatura adecuada, que son condiciones esenciales para el manipuleo de los materiales”, dice Galzerani, quien trabaja con nanoestructuras, materiales producidos artificialmente cuya principal aplicación es la producción de dispositivos optoelectrónicos, como láseres y memorias de computadoras. En los últimos años, Galzerani se ha dedicado a estudiar las superredes semiconductoras – camadas muy finas, crecidas prácticamente átomo a átomo, que son colocadas de manera alternada. “Conocer las características eléctricas y ópticas de esos nuevos materiales es fundamental, pues ellas tienen un excelente potencial para el avance de la industria optoelectrónica”, afirma.

Seguridad para crecer
Los recursos del Programa de Infraestructura mejoraron las condiciones de trabajo del Grupo de Cerámicas Ferroeléctricas de la UFSCar. Con las reformas, fue posible dividir los espacios de los laboratorios para acomodar a las 18 personas que allí trabajan. Faltaban mesas para estudio y no había armarios en donde pudiesen guardar sus materiales de estudio, ni las muestras utilizadas en los experimentos. Como la construcción no permitía una división adecuada a cada actividad, la solución fue construir paredes divisorias, separando las salas de experimentación, lectura e interpretación de los datos de las áreas de estudio. La construcción de las nuevas bancadas también ayudó a economizar espacio, acomodando los equipos de una manera más racional y segura.

Otro punto fundamental para el buen funcionamiento del laboratorio fue la construcción de las redes eléctricas, de refrigeración y de gases. Actualmente, tuberías visibles recorren prácticamente todas las paredes de los laboratorios y garantizan el funcionamiento de decenas de equipamientos. Antes de las reformas, los hornos especiales, en donde las cerámicas son quemadas a altas temperaturas, y la prensa caliente utilizada en la preparación de material cerámico transparente, eran refrigerados con agua corriente, lo que no garantizaba una refrigeración adecuada y además provocaba un gran derroche, pues el agua no era reaprovechada.

La nueva red de gas, actualmente con decenas de puntos de alimentación, garantiza el suministro continuo de aire comprimido, argón, nitrógeno y oxígeno, necesarios en varias etapas de los experimentos. La red eléctrica también tuvo que ser redimensionada. “Hoy el laboratorio dispone de energía suficiente para conectar todos los equipos y también tenemos el coraje que nos va a permitir instalar las nuevas máquinas”, dice.

Aptitudes
El apartado seguridad no fue olvidado. En la sala de hornos, una red de ventilación se encarga de eliminar los gases tóxicos liberados con la quema de algunos tipos de material cerámico. Las estufas al vacío, que estaban desconectadas por falta de bancadas adecuadas, también pudieron entrar en operación. Con eso, muchos materiales preparados con solventes inflamables y tóxicos pasaron a ser secados a baja temperatura y al vacío, evitando riesgos de intoxicación. También en la preparación química de las mezclas, el trabajo se tornó más seguro. Ahora el laboratorio tiene dos cabinas y una ducha para el caso de accidentes con productos químicos.

“Gracias al Programa de Infraestructura, pudimos no solamente instalar varios equipos que habían llegado recientemente al laboratorio, sino también preparar toda la infraestructura física para la instalación de nuevos equipamientos que están siendo adquiridos por medio de proyectos de investigación ya aprobados por la FAPESP”, afirma Dulcinei. Es el caso del Sputtering de RF, un equipo para la fabricación de películas finas de cerámica ferroeléctrica utilizados en la confección de sensores y actuadores. La investigación tiene como objetivo estudiar el desarrollo de películas adecuadas para la producción de sensores de gases y será realizada en asociación con la Universidad Federal de Recife.

El Grupo de Cerémicas de la UFSCar, que ya tiene un historial en la investigación fundamental de los materiales ferroeléctricos, vienen adquiriendo cada vez más relevancia en el desarrollo de investigaciones aplicadas. Conjuntamente con la Empresa Brasileña de Investigación Agropecuaria (Embrapa), desarrolló un equipo para medir la grasa en rebaños porcinos. Otro trabajo exitoso fue el desarrollo de un sensor para medir vibraciones en procesos de rectificación conjuntamente con el Núcleo de Manufactura Avanzada (Numa) de Campinas. Las asociaciones, como se ve, suman aptitudes. “Nosotros buscamos desarrollar los materiales más adecuados y nos asociamos a otros grupos con capacidad en el desarrollo de productos”, explica Eiras.

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