¿Alguna vez has pensado en la importancia que tienen los monumentos más allá de su valor histórico? ¿Por casualidad sabes que son realmente un motor de desarrollo local y de empleo? Vamos a darte unas pinceladas que te lo expliquen y para que entiendas también cómo la I+D aplicada está contribuyendo de forma muy efectiva al estudio, la protección, la conservación, la rehabilitación y las nuevas formas de uso del patrimonio cultural.
Desde 1999 -con la Conferencia de Florencia- y posteriormente con los informes del Banco Mundial y la UNESCO, se considera al patrimonio cultural como fuente de desarrollo social y económico de los países. Estamos ante una forma de capital que el economista David Throsby denomina “capital cultural”, es decir, un valor con características muy particulares, porque a su valor económico hemos de asociarle indisolublemente un valor simbólico, intangible (no material).
Europa es el continente que cuenta con el más diverso, rico y numeroso patrimonio de todo el globo. Millones de turistas visitan al año el bien llamado “viejo continente”, contribuyendo a crear miles de empleos, reforzar una identidad común, y mejorar la calidad de vida de los ciudadanos.
Hasta tal punto esto es así, que el Tratado de la Unión Europea, en su Artículo 167, especifica que la salvaguarda del patrimonio cultural (tangible e intangible) debe ser considerada una prioridad, considerándose como la base legal para cualquier iniciativa de protección, entre las que se incluyen las basadas en I+D. Además, la UNESCO dice expresamente que “la protección del patrimonio cultural, como expresión de cultura viva, contribuye al desarrollo de las sociedades y a la construcción de la paz”.
Asegurar la protección y la preservación de nuestro patrimonio es más urgente que nunca. La contaminación, el cambio climático y las presiones socioeconómicas son amenazas tan graves como reales. Teniendo en cuenta diferentes estudios y las opiniones de los especialistas, está más que demostrado que las actividades encaminadas a garantizar la sostenibilidad de los bienes culturalesinciden positiva y directamente en la economía local y atraen capital extranjero por el turismo cultural derivado.
Las siguientes cifras derivadas de la Plataforma EVoCH, de la que CARTIF es miembro fundador, van a ilustrar lo que venimos comentando:
El reconocimiento de estas cifras viene haciendo que el patrimonio cultural sea considerado campo de aplicación de la I+D y la innovación en los últimos programas de investigación de la UE, especialmente en el que ahora estamos, llamado “Horizonte 2020”. Concretamente, desde 1986, la UE ha financiado la investigación orientada a desarrollar métodos, aplicaciones informáticas, aparatos y otros productos destinados a preservar el patrimonio cultural.
En los últimos años se ha puesto en evidencia que la manera más efectiva para dar lugar a servicios innovadores, prácticos y útiles en este sentido es la alianza entre centros tecnológicos y empresas. Los centros se encargarán de los desarrollos técnicos que las empresas incorporarán a su quehacer diario para ofrecer servicios diferenciados de calidad a coste admisible. En CARTIF llevamos trabajando en esta línea 15 años. Algunos de nuestros últimos proyectos, INCEPTION, COST Action i2MHB, SHBUILDINGS, RENERPATH, Restauración virtual de pinturas en 3D han desarrollado las tecnologías más innovadoras del sector.
Y esto, ¿qué significa? Pues es sencillo: sólo las soluciones basadas en nuevas tecnologías son las que complementan debidamente a las técnicas tradicionales o llegan incluso donde éstas ni se lo habían planteado, cubriéndose las demandas existentes en los cinco niveles de intervención sobre el patrimonio cultural: estudio, protección, conservación, restauración y difusión. Sólo así el patrimonio será atendido en el siglo XXI con herramientas del siglo XXI.
Consecuentemente, empleos de alta cualificación, estables y asociados a un recurso no deslocalizable como es el patrimonio cultural vienen lenta, pero certeramente creciendo y complementando a los puestos de trabajo asociados al turismo.
Ahora bien, hemos hablado de Europa, pero ¿en casa cómo andamos?. Una última reflexión. Tras Italia, y ahora China, España es el país del mundo que atesora el mayor número de bienes patrimonio de la Humanidad, y no digamos aquellos que no gozan de esa categoría pero son dignos de mención. Además, nuestro país es un destino turístico mundial de primer orden. Más cerquita, Castilla y León acapara el 60% del patrimonio español en todos sus órdenes. No digo más. Tenemos que aprovechar que, por una vez, somos potencia mundial en algo…
Habitualmente la concepción que tiene el ciudadano medio sobre el ahorro en la factura energética, dependiendo de los sistemas que tenga instalados, es que suele ser necesario sacrificar parte del bienestar personal (pasar más frío en invierno y más calor en verano) o realizar gastos de importancia (como paneles solares) que se amortizan en un futuro difuso y que pueden generar algo que en términos económicos se llama “pérdida de oportunidad”, o traducido al idioma común, dinero que podríamos haber utilizado en satisfacciones más inmediatas.
Hasta hace no mucho las formas de ahorro, efectivamente, coincidían con esas visiones tan pesimistas a pie de calle, y no resistían las cuentas más sencillas al respecto, salvo por las ayudas puntuales del gobierno de turno. Ahora bien, recientemente han aparecido herramientas que con tecnologías disponibles y asequibles para todo el mundo, permiten conseguir el objetivo buscado de ahorrar dinero, pero sin sacrificar a cambio confort, y sin realizar grandes desembolsos económicos.
Una de las soluciones que actualmente se encuentran en desarrollo son los llamados Sistemas de Gestión Energética de Edificios (más conocidos por sus siglas en inglés BEMS). Los BEMS hacen uso de software que recoge datos de múltiples procedencias (sensores, bases de datos, estaciones meteorológicas, tablas horarias, opiniones y comandos de usuarios, estado de los equipos de calefacción y aire acondicionado, iluminación, etcétera.), y toma unas decisiones en base a unos algoritmos definidos, los cuales ajustan el funcionamiento de los equipos instalados en el edificio para minimizar el gasto energético pero manteniendo siempre los estándares indicados de confort. En otras palabras, el BEMS funciona como un mayordomo doméstico que ajusta continuamente los elementos de la casa para generar confort optimizando el gasto económico.
¿Y qué es lo que el usuario ve de todo esto? Por supuesto, aunque un usuario con buenos conocimientos de equipamiento de edificios y de informática podría montar un BEMS más o menos sencillo, la realidad es que los BEMS exigen una cantidad de trabajo nada despreciable:
Las soluciones comerciales actuales requieren la contratación de unos técnicos para realizar las instalaciones, y la realización previa de un estudio por parte de la empresa que ofrece el producto. Por supuesto, para ajustar al máximo precios y minimizar problemas, los BEMS actuales tienden a ser sistemas cerrados, con componentes predeterminados, redes de marcas propias de las empresas oferentes o del consorcio/asociación respectivo, y soluciones de software propietarias y opacas al usuario y al servicio de mantenimiento (salvo que se contrate a la empresa que lo oferta, obviamente).
Todo lo anterior hace que los sistemas BEMS todavía necesiten de investigación en sistemas abiertos, versátiles pero eficientes, para generar competencia de mercado, mejorar los sistemas ya existentes, y abrir la posibilidad de su uso al mayor número posible de hogares en Europa, dada la preocupación existente al respecto, puesto que el parque de viviendas europeo actual es viejo, ineficiente energéticamente hablando y con unos niveles pobres de confort (según cifras de la propia UE, el 75 % del parque inmobiliario europeo sigue sin poseer eficiencia energética).
CARTIF, a través de la División de Energía, ha trabajado y trabaja actualmente en proyectos europeos como E2VENT, 3ENCULT o BRESAER que incluyen un BEMS entre sus elementos de desarrollo fundamentales, con demostradores en España, Francia, Alemania, Turquía y Polonia, y donde CARTIF lleva el peso principal en el desarrollo de estos sistemas.
Se puede concluir que los BEMS pasarán en breve a ser una parte integral del equipamientode cualquier hogar moderno, de la misma forma que lo han hecho las climatizaciones o las telecomunicaciones, contribuyendo a la mejora en la calidad de vida y de ahorro energético.
Nos gusta la comida y nos gusta comer. La gastronomía está de moda. Nos inundan todo tipo de programas y canales de TV dedicados a la cocina. Utensilios que antes solo usaban los cocineros profesionales llegan a nuestros hogares. Abundan los blogs de recetas y críticas culinarias, incluso programas dedicados a revelarnos la ciencia de los alimentos o cómo se fabrican. Podemos hacer nuestra propia cerveza, vino o queso en casa o comprarnos una panificadora. Cualquiera de nosotros tenemos acceso a todo tipo de ingredientes para poder emular a nuestros chefs favoritos. Entonces, ¿cómo podemos explicar que cada año se tiren toneladas de alimentos a la basura?
De este punto parte el argumento de la película Just eat it, un documental de 2014 en el que se intentan desgranar las causas del actual problema mundial del desperdicio alimentario.
Actualmente, todos los grupos de expertos, científicos y organismos oficiales coinciden en señalar las pérdidas y desperdicio alimentario (PDA) como uno de los grandes problemas de nuestro planeta, al que tendremos que dar solución inmediata debido a sus implicaciones éticas, ambientales, sociales y económicas.
Si 800 millones de personas en el mundo pasan hambre, si 3 millones de niños mueren de hambre cada año mientras tiramos toneladas de alimentos, algo no está funcionando bien. Este es el primer hecho que nos alarma y nos hiere moralmente en cuanto a las PDA, pensando en cuantas personas podrían alimentarse con la comida que tiramos.
Pero existen otras preocupaciones y repercusiones asociadas al problema de las PDA, como las implicaciones medioambientales. La sobreexplotación de los recursos naturales en los procesos de producción, elaboración y distribución, como la salinización y la erosión de los suelos o el uso abusivo de las aguas fluviales y subterráneas, además de las externalidades debidas al uso de plaguicidas y fertilizantes químicos, como la contaminación del aire y el agua o problemas de salud para los trabajadores y los consumidores.
Los datos sobre la cantidad exacta de comida y alimentos que se desperdicia son de momento estimativos, pero la FAO calcula que actualmente tiramos un tercio de la comida que producimos, ¡¡un tercio!!, lo que equivale a aproximadamente 1.300 millones de toneladas. Y esto sucede en todas las fases de la cadena, desde la producción primaria de los alimentos hasta su consumo en los hogares.
Los motivos para este desperdicio son muchos. Falta de infraestructuras adecuadas en el almacenamiento de los productores, mala gestión durante el transporte, altos estándares de mercado (frutas y verduras como una apariencia “imperfecta” o “fea” son desechadas), tamaño excesivode las raciones en restaurantes, falta de planificación en la compra por parte del consumidor, etc…
Es cierto que gobiernos, instituciones y grupos de ciudadanos se están empezando a preocupar y a lanzar iniciativas para cambiar esta situación, pero es necesario que todos los actores implicados vayamos en la misma dirección y empecemos a actuar de manera inmediata. El documental Just Eat it nos puede valer como punto inicial de referencia.
El éxito en la modificación o implantación de un proceso productivo suele estar vinculado a los criterios de calidad, tiempo y costes de producción. A menudo, es muy difícil encontrar soluciones óptimas para todos los criterios. Por ejemplo, una calidad superior conduce normalmente a mayores costes. Por lo tanto, un nuevo proyecto de mejora de la fabricación, para tener éxito, debe partir de un análisis bien elaborado de la nueva organización de trabajo, que tenga un flujo de trabajo equilibrado y la capacidad de utilización eficiente de todos los recursos. La alta competencia y amplia experiencia del equipo desarrollador del proyecto se consideran esenciales.
Las herramientas de simulación de producción son posiblemente los mejores apoyos en relación con la introducción de mejoras en el proceso de producción. Con el fin de lograr un diseño óptimo en el proceso productivo, es necesario modelar no sólo el producto, sino también las instalaciones de las fábricas e integrarlos en un único modelo de simulación. La simulación permite encontrar la mejor secuencia de diseño y fabricación de acuerdo con la estrategia de fabricación del producto.
En CARTIF tenemos experiencia en crear modelos de simulación de instalaciones de producción complejas, usando herramientas de simulación discretas de altas prestaciones (Witness). Los modelos creados con estas herramientas nos permiten asegurar la optimización, analizando la influencia de muchas variables con el fin de reducir los costes de producción. Hemos creado modelos para plantas de gran tamaño (por ejemplo, una fábrica de coches completa: factoría de Renault en Palencia), pero también lo hemos aplicado con éxito a procesos productivos en PYMEs.
Por nuestra experiencia, los mejores modelos son aquellos que se construyen evaluando primero si se deben tener en cuenta muchas variables o no, es decir, el sistema de producción debe ser modelado teniendo en cuenta únicamente las variables necesarias para lo que queremos evaluar. Podemos destacar entre estas variables:
Estas variables pueden tener un origen estocástico (más o menos aleatorio) o un valor determinista. Por ejemplo, un calendario de trabajo puede ser considerado como un valor determinístico, mientras que el tiempo medio entre fallos es un valor estocástico.
Las principales variables de salida, las que nos interesa evaluar como resultados, las obtenemos a partir de la simulación, y destacan:
Nuestro consejo para aquellos que quieran mejorar su proceso productivo, sobre todo si conlleva una inversión importante, es que la simulación discreta es la herramienta ideal para valorar si obtenemos los resultados esperados.
Durante nuestro trabajo como investigadores en CARTIF, a menudo nos encontramos con la necesidad de modelar y resolver numéricamente (es decir, simular) sistemas cuyas respuestas se ven afectadas por la interacción, con distintos grados de acoplamiento, de varios fenómenos físicos de muy distinta naturaleza (p.ej. deformaciones estructurales, transmisión de calor, campos electromagnéticos, etc.). En estos casos, nos encontramos ante lo que se conoce como un problema de multifísica. A la novedosa disciplina que se encarga de su resolución se le denomina habitualmente multifísica computacional y plantea en la actualidad desafíos tanto desde el punto de vista computacional como teórico. Matemáticamente, los problemas de multifísica están definidos por un conjunto fuertemente acoplado de ecuaciones en derivadas parciales tanto en el tiempo como en el espacio, cuya resolución requiere del desarrollo de complejos algoritmos robustos capaces de enfrentarse a este tipo de interacciones de forma general y eficiente.
En el pasado, debido a las limitaciones de las capacidades computacionales, los efectos del acoplamiento entre los distintos campos físicos sólo podían ser tenidos en cuenta de forma muy aproximada, si es que no eran directamente ignorados. En la actualidad, gracias al avance en los medios informáticos y en la tecnología de software, tenemos la capacidad de resolver gran parte de estos problemas de forma precisa utilizando códigos comercialesde cálculo de uso general (p.ej. ANSYS o ABAQUS). La posibilidad de incluir en el cálculo los efectos del acoplamiento entre distintos campos físicos nos permite obtener resultados que nos proporcionan una mayor comprensión de las causas y consecuencias de los fenómenos naturales implicados. Por otro lado, y ya en términos puramente ingenieriles, el poder abordar los problemas desde una óptica más general nos permite realizar una estimación más realista del desempeño de cada uno de los diseños de un prototipo, obteniéndose productos finales mucho más económicos y seguros, los cuales pueden ajustarse mejor a las necesidades del cliente.
De entre todos los tipos de simulación multifísica, el más importante en ingeniería estructural es el de Interacción Fluido-Estructura (FSI, por sus siglas en inglés). Este tipo de análisis es el que más aplicaciones prácticas tiene a nivel industrial y es, por tanto, sobre el que más se ha trabajado, encontrándose actualmente en un estado de desarrollo más avanzado que el resto. FSI consiste básicamente en analizar la interacción que se produce entre un sólido deformable y el fluido (líquido o gas) en el que está inmerso (o bien que circula por dentro de él). Esta interacción ocurre cuando la presión que ejerce un fluido sobre una estructura provoca la deformación de ésta. Esta deformación a su vez modifica las condiciones de contorno del flujo fluido, viéndose modificadas las presiones que éste ejerce sobre la estructura, y así sucesivamente. En este caso, decimos que la estructura y el fluido están acoplados, por lo que no podemos analizar los subsistemas por separado (a no ser que el acoplamiento sea débil). FSI es ampliamente utilizada en muchos sectores industriales: automoción (despliegue del airbag), aeronáutico (flameo de las superficies de sustentación), biomecánico (aneurismas), energéticos (combustión en calderas), etc.
En la imagen se presenta uno de los sistemas estudiados consistente en la simulación multifísica de la abolladura de las virolas inferiores de depósitos cilíndricos abiertos sometidos a la acción sísmica, fenómeno conocido como “pata de elefante”.
