Entrevista a Diego Campana - 26.12.2018

Mecánica de fluidos en el mundo de lo pequeño

Diego Campana es Decano de la Facultad de Ingeniería, tarea a la que dedica la mayor parte de su tiempo. No obstante, continúa sus trabajos en el área de la mecánica de fluidos.
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Mecánica de fluidos en el mundo de lo pequeño
Diego Campana.
En abril de este año, Diego Campana fue elegido Decano de la Facultad de Ingeniería, tarea a la que dedica la mayor parte de su tiempo. No obstante, continúa sus trabajos en el área de la mecánica de fluidos.
Campana es oriundo de Mendoza. Estudió Bioingeniería en la FIUNER y en 1996 empezó su carrera de investigación y docencia como auxiliar dentro del Grupo de Biomecánica Computacional (GBC) en el área de la Mecánica de Fluidos, a cargo de Carlos Corvalán y José Di Paolo. Hizo una Maestría en Tecnología Química en la Facultad de Ingeniería Química (FIQ) y un Doctorado en Ingeniería en la Facultad de Ciencias Hídricas (FICH), ambos de la Universidad Nacional del Litoral (UNL).

En 2008 ingresó a la carrera de investigador CONICET por sus trabajos en Santa Fe y desde 2014 se desempeña como Investigador Adjunto en el Instituto de Investigación y Desarrollo en Bioingeniería y Bioinformática (IBB). En abril de este año, Campana fue elegido Decano, tarea a la que dedica la mayor parte de su tiempo. No obstante, intenta mantenerse activo y continuar sus investigaciones en el área de la mecánica de fluidos.

-¿Cuál fue la línea de investigación durante tu formación de posgrado?
-Cuando me recibí en la FIUNER inicié mis estudios de posgrados en Santa Fe con Fernando Saita y María Delia Giavedoni en el área de la Mecánica de Fluidos, con orientación a problemas de relevancia biológica y a procesos tecnológicos de la industria química: problemas bifásicos de pequeña escala donde la tensión superficial toma protagonismo. La fuerza de gravedad no se puede despreciar de los problemas de más alta escala, pero eso cambia cuando vas de los milímetros hacia abajo. Por ejemplo: una gota de un milímetro de diámetro tiende a formar una esfera perfecta, pero si le inyectas más agua con una jeringa para aumentar el volumen la gota se desparrama porque el tamaño aumenta y la gravedad hace una fuerza importante que vence la tensión superficial.

-¿Sobre qué trabajaste específicamente en tu maestría y doctorado?
-En la carrera de maestría investigué sobre métodos numéricos para modelar problemas de flujos de fluidos donde la tensión interfacial se vuelve dominante. Dentro del método de elementos finitos probamos diferentes técnicas para resolver esos problemas. Luego, en la tesis de doctorado usamos las técnicas que mejor anduvieron para modelar los problemas, pero mejoramos los modelos físicos porque comenzamos a incorporar el efecto de surfactantes, que son sustancias que modifican la tensión interfacial y así las propiedades del proceso. Al modelo matemático que teníamos le adicionamos ecuaciones y lo mejoramos. Los resultados fueron novedosos y conseguimos publicar 4 artículos en las revistas más prestigiosas del área.

-Y luego continuaste con posdoctorado…
-Sí. A la maestría la hice con una beca del Fondo para el Mejoramiento de la Calidad Universitaria (FOMEC) y al doctorado con beca del CONICET, ambas bajo la dirección de Saita. Para el posdoctorado, hicimos un trabajo experimental con investigadores de Tandil, de la Universidad Nacional del Centro (UNICEN). Nosotros teníamos la herramienta numérica para modelar y ellos tenían la capacidad experimental. En ese proceso hicimos un plan de trabajo en el cual yo hacía los modelos numéricos, ellos los experimentos y comparábamos y validábamos los resultados del modelo. Durante este trabajo viajé varias veces a Tandil y como resultado logramos publicar un artículo en Journal of Fluid Mechanics, de Inglaterra. Es uno de los trabajos más importantes que conseguimos publicar.

-¿Cómo entras en contacto con investigadores de Brasil?
-En 2008 ingresé a la carrera de investigador del CONICET trabajando en conjunto con Fernando Saita. En 2011 apliqué a un programa del CONICET para hacer formación y contacto con grupos en el exterior. Lo ubiqué a Marcio Carvalho, quien tiene trabajos relevantes en el área y contactos a nivel global y en 2011 nos mudamos con mi familia a Río de Janeiro por casi dos años. Ese tiempo que estuvimos allá superó todas nuestras expectativas: el ambiente de trabajo fue excelente, al igual que el nivel académico. Y como Marcio es profesor invitado de la Universidad de Minnesota en mayo del año siguiente hice mi primer viaje a Estados Unidos. Comencé a trabajar con un grupo importante del área y conocí a un investigador de Toyota que estaba haciendo una estadía de investigación allí.

-Y continuaste trabajando con él… ¿en qué?
-Este investigador estaba estudiando un proceso de recubrimiento que se llama slot coating y lo estaba usando para fabricar las placas de las baterías de autos híbridos. Los procesos de coating (recubrimiento) son continuos: generas el flujo de líquido, que por lo general son polímeros vueltos líquidos por el calor y que terminado el proceso se solidifican al enfriarse. Luego se depositan sobre una plancha que se desliza debajo del cabezal (slot) y comienzas a recubrir. La particularidad del trabajo que se requiere para las baterías es que el proceso no podía ser continuo, sino que debía ser iniciado y parado para generar regiones o parches de recubrimiento. Es decir: arrancas, viene pasando la plancha, haces el recubrimiento en una parte, cortas el líquido, dejas que pase el tiempo y comienzas de nuevo. Te van quedando los parches. Lo que sucede es que en ese arranque y corte (start-stop en inglés) el proceso no es instantáneo y se generan pequeños defectos o rebajas que luego complican el contacto de las superficies cuando las placas se apilan para formar la batería.

-¿Qué investigaron específicamente?
-Yo desarrollé un modelo numérico que él aplicó para verificar resultados experimentales que estaba haciendo en Estados Unidos. Lo que investigamos con el modelo numérico fue analizar cuáles eran las condiciones de start-stop para que se produzca un parche lo más uniforme posible. Con ese modelo numérico veíamos los resultados y después él trataba de reproducir esas condiciones en los experimentos. Todo fue un trabajo confidencial, pero sí pudimos comprobar que el modelo numérico que habíamos hecho anduvo muy bien. Eso fue altamente satisfactorio para mí, ya que fue mi primer trabajo realmente aplicado a la industria.

-Por tratarse de modelos numéricos tu trabajo tiene mucho de computadora…
-Todo teórico, sí. No hubo innovación en el modelo matemático porque las ecuaciones que utilizamos son las ecuaciones básicas de la mecánica de fluidos, pero el modelo numérico tenía que ser flexible para modelar bien el recubrimiento. Como los procesos de coating son continuos teníamos que resolver cómo modificarlos para modelar el proceso discontinuo. El problema fue encontrar cuáles eran las condiciones de corte y arranque del proceso y la forma apropiada del cabezal, como para que el fluido quedara lo más uniforme posible en la zona de recubrimiento y sin rebajas en los bordes del parche.

-¿Qué diferencia hay entre modelado computacional y matemático?
-La física está en todo. Lo que hacemos es tratar de representar mediante ecuaciones lo que sucede en el mundo real o físico. ¿Qué lenguaje nos permite escribir la física? La matemática. El modelado matemático representa un conjunto de herramientas que te permiten modelar el proceso físico que se produce: en este caso el flujo del fluido. Si tienes una ecuación y la resuelves, te va a permitir saber o predecir cómo se mueve el fluido, bajo la acción de la gravedad, bajo la acción de la tensión interfacial, bajo la acción del arrastre viscoso, etc., le vas agregando física al modelo (por ejemplo, también calentamiento y variación de la viscosidad con la temperatura). La parte computacional permite resolver esas ecuaciones. Si uno fuese un matemático lo suficientemente bueno podría resolverla a lápiz y papel y llegar a una expresión, a una fórmula que te diga por ejemplo cómo depende el espesor del líquido de las demás condiciones. Para condiciones muy simplificadas, se puede lograr eso; para las condiciones reales, las ecuaciones son tan complejas que no se ha inventado todavía la matemática para resolverlas. Por eso utilizamos computadoras que nos permiten, mediante diferentes técnicas numéricas, integrar esas ecuaciones diferenciales y encontrar una solución aproximada.

-¿Cómo continúan tus investigaciones actualmente?
-En 2014 subí de categoría a Investigador Adjunto del CONICET y accedí a la dirección del doctorado en ingeniería de la FIUNER. Fue entonces que mudé todas mis actividades a Oro Verde, en donde nunca dejé de dar clases de mecánica de fluidos para la carrera de Bioingeniería. Luego, con un grupo de investigadores radicados en la FIUNER se conformó en IBB y desde abril de este año soy Decano de la Facultad. Si bien mis investigaciones están ahora bastante desaceleradas dirijo los proyectos de Tesis doctoral de dos becarios de CONICET: uno trabaja en continuación con lo que yo hice en Brasil; el otro, sobre modelos de remodelación ósea ligados a prótesis, que tiene que ver con problemas biológicos y de mecánica de sólidos.

Además de sus actividades de gestión, docencia e investigación, Campana está comenzando a trabajar en proyectos de extensión relacionados al uso de energías renovables. Esta área lo apasiona y sabe que es un desafío que se relaciona enormemente con la reciente carrera de Ingeniería en Transporte de la FIUNER.
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