Por Verenise Sánchez

Ciudad de México.- Por sus contribuciones en materia de ingeniería para la recuperación de energía, el Instituto de Ingeniería Marina, Ciencia y Tecnología (IMarEST, por sus siglas en inglés) distinguió al mexicano Santiago Suárez de la Fuente, investigador asociado de la University College London, con la prestigiada Medalla Denny.
Dicho premio le fue entregado a Suárez de la Fuente y a su asesor, el investigador Alistair Greig, por su artículo Making shipping greener: comparative study between organic fluids and water for Rankine cycle waste heat recovery publicado en el Journal of Marine Engineering and Technology (JMET) en 2015.

Lo que el mexicano y su asesor proponen en dicho texto es el uso de fluidos orgánicos —que contienen carbono en su estructura molecular, por ejemplo, los refrigerantes usados en aires acondicionados— en las máquinas de los barcos para que operen de forma más eficiente.

“Mientras que la maquinaria principal está acercándose a la máxima eficiencia térmica teorética, los sistemas tradicionales de recuperación de calor basados en el ciclo de vapor se encuentran en el límite inferior de su temperatura operativa. Esto causa que la producción de potencia eléctrica por estos sistemas no sea la más óptima”, indicó Suárez de la Fuente.

Esto es de gran relevancia para la industria marítima porque cuando se empezó a trabajar en el artículo en 2012, este segmento generaba entre 2.7 y tres por ciento de las emisiones de dióxido de carbono (CO2) globales.

“Si la industria no hiciera ningún esfuerzo para mitigar sus emisiones de dióxido de carbono, para el año 2050 podrían incrementar en 250 por ciento. También el Organismo Marítimo Internacional de las Naciones Unidas estaba por implementar sus regulaciones para forzar a la industria a producir barcos más eficientes y, por lo tanto, controlar y reducir las emisiones de dióxido de carbono. Además, el precio de los combustibles es bastante alto, por lo que los costos operativos por consumo de combustible tienen un gran peso sobre los operadores”.

El artículo reconoce estos impactos y encuentra que los sistemas recuperadores de calor alternativos al producir más potencia eléctrica, no nada más ayudan a cumplir con las nuevas regulaciones, también reducen considerablemente el consumo de combustible a bordo.

Entre los aspectos novedosos que proponen los investigadores en su artículo se encuentra el funcionamiento de los sistemas recuperadores de calor fuera de su punto de diseño, normalmente los trabajos involucraban un punto y de ahí se desprendían sugerencias de su comportamiento a bordo de un barco.

Este texto le dio la vuelta al “mundo” de la ingeniería mecánica, pero ¿quién es Santiago Suárez de la Fuente?, ¿cómo llegó a la University College London y comenzó a trabajar con el prestigiado Alistair Greig?

Tapatío por tradición

Suárez de la Fuente nació en 1981, en el entonces Distrito Federal, ahora Ciudad de México. Ahí vivió hasta los tres años, después migró a Guadalajara, Jalisco, y ahí permaneció hasta que salió del país para estudiar la maestría.

No es hijo de científicos o tecnólogos, en sus planes no estaba dedicarse a la investigación o el desarrollo, es más, ni siquiera sabía exactamente qué son y por qué son importantes.

“En la escuela básica tuve varios acercamientos con la ciencia a través de la experimentación pero nunca se nos explicó qué era la ciencia, para mí era solo una materia más que cubrir en el currículo”.

Recordó que en la preparatoria más o menos le explicaron el método científico y la relevancia de la literatura científica, pero nunca vio cómo podía aplicarse para atender problemas reales.

En la universidad, en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Occidente (ITESO, Guadalajara), tuvo la oportunidad de recibir varias cátedras de parte de científicos mexicanos en diferentes ramas de la ingeniería y pudo entender un poco mejor la relevancia e impacto en la sociedad; sin embargo, para él aún “la ciencia aparentaba ser un ente monolítico y sin gran vida”.

“Fue hasta que me encontraba trabajando en Cooper Power Systems (ahora Eaton), en mi segundo año, que fui invitado a presenciar pruebas de corto circuito en transformadores de distribución en el centro Thomas A. Edison en Franksville, Estados Unidos. Los científicos en ese centro, y algunos ingenieros, nos platicaron cómo habían encontrado un mejor diseño para los fusibles de alto voltaje. Cuando pregunté cómo habían encontrado otro mejor diseño, ellos me describieron el método científico pero usando el diseño del fusible como algo tangible”.

Es decir, los ingenieros le dijeron a grandes rasgos que habían comenzado con una pregunta, revisaron lo que se había hecho antes y agregaron nuevos descubrimientos en materiales, crearon prototipos, realizaron pruebas y, finalmente, después de muchas pruebas y errores, obtuvieron un nuevo producto para garantizar una mejor protección para los transformadores de distribución.

“Creo que esta fue la primera vez que vi la ciencia y la tecnología como algo ‘vivo’ y activo, como una herramienta de progreso, destructora del status quo y creadora de oportunidades”, expresó emocionado.

Fue entonces cuando decidió que realizaría su maestría en ingeniería mecánica. Durante varios meses estuvo analizando planes de estudios y universidades en las que podría realizar su posgrado, el que más se asemejaba a lo que él quería hacer se encontraba en la University College London (UCL) en el Reino Unido.

Aunque su situación económica no era precaria, tampoco podía costear un posgrado en Europa, así que buscó varias opciones, varias becas y obtuvo una del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Ya con apoyo de la beca del Conacyt, realizó la maestría en Reino Unido y ya “encarrerado” decidió hacer el doctorado, el cual acaba de concluir.

“El Conacyt ha jugado un papel sumamente importante. Desde proveer de los fondos que han permitido mi desarrollo científico, como también ser un organismo que se interesa y busca mejorar las condiciones de becarios en el extranjero”.

También, reiteró, a través del Conacyt le ha sido posible asistir a simposios de investigadores mexicanos para así crear nuevos lazos y establecer colaboraciones.

Lo “sexi” de los sistemas recuperadores de calor y energía

Durante sus posgrados, se especializó en sistemas recuperadores de calor y energía, los cuales son sistemas que tienen bastante influencia en el incremento de la eficiencia operativa de navíos comerciales.

A pesar de estas cualidades, las regulaciones de emisiones de carbono y el hecho que en los últimos años la eficiencia del propulsor principal ha incrementado —alejando del margen operativo de la tecnología tradicional de sistemas recuperadores de calor— han causado la necesidad de estudiar versiones alternativas de estos sistemas.

“Lo que investigué fue el uso de fluidos orgánicos, los mismos que se usan en sistemas de aire acondicionado, en una planta tipo Rankine. Estos sistemas ofrecen una mejor eficiencia térmica para los nuevos propulsores principales, tienen la posibilidad de ser usados en forma modular —lo cual permite su fácil instalación en barcos existentes— y el equipo que forma el recuperador de calor tiende a ser más sencillo que el sistema tradicional”.

Hacia un nuevo diseño de barcos

Además de sus investigaciones en los sistemas recuperadores de calor y energía, Suárez de la Fuente colabora en el desarrollo de Whole Ship Model (WSM), que es una herramienta holística de diseño marítimo comercial en donde se pueden explorar diversos tipos de embarcaciones y cuantificar sus efectos en cuanto a la eficiencia del buque (consumo de combustible, potencia de propulsión requerida, potencia auxiliar, etcétera), emisiones de gases tipo invernadero, costeo e inversión.

El WSM es capaz de combinar diferentes tecnologías de eficiencia energética (velas de aire, recuperadores de calor y energía), con medidas operativas, combustibles alternativos y medidas regulatorias. La herramienta tiene su mayor impacto en las primeras fases del diseño marítimo del barco o cuando se busca qué cambios tecnológicos podrían recibir embarcaciones existentes.

“Mi esfuerzo en el proyecto se ha basado en desarrollar y modelar la parte del sistema de propulsión (maquinaria principal y auxiliar como la propela) pero también el desarrollo de tecnologías de eficiencia energética enfocadas al sistema de propulsión y auxiliares al barco que se encuentran en la actualidad en el mercado (focos tipo led, reducción de peso usando materiales alternativos al acero, entre otros)”.

Además, el equipo está trabajando en poder llevar este verano al Comité de Protección del Medio Marino de la Organización Marítima Internacional resultados obtenidos a través de WSM, con los cuales se pueda discutir las diferentes opciones que tiene la industria marítima para operar más eficientemente y decarbonizarse en un futuro.

Un mar de oportunidades

Para Santiago Suárez de la Fuente, México es uno de los países con mayor costa donde sucede una importante parte de la actividad comercial, tales como la pesca, el petróleo y el transporte de productos y materia prima; además ofrece una fuente muy rica de energía alternativa en su forma eólica y acuática.

“Dentro y sobre nuestros mares radica uno de los mayores potenciales de México para reinventarse, y que en vez de mirar hacia el centro, poder encontrar en el horizonte un México innovador y próspero”, manifestó.

Citó que Sir Chris Parry en su libro Super Highway recalca el hecho de que países que dominan los mares tienden a lograr una mayor influencia y prosperidad; y que es gracias a los navíos que la conexión comercial se logra para que así la globalización continúe.

Al mismo tiempo, es de suma importancia que las actividades marítimas puedan ser sustentables y que interactúen con el medio ambiente de tal manera que sea afectado en lo mínimo posible.

“La juventud mexicana y sus próximas generaciones tienen la oportunidad de voltear a las costas mexicanas para desarrollar y explotar, de una manera sustentable, el potencial que ofrece. La ciencia marítima, en sus muchas facetas, es una de las avenidas con las cuales se pueden empezar a reconquistar nuestros mares”, puntualizó.