Dra. Vidales: “Me interesaron fenómenos que aparecen cuando los medios granulares se ponen en movimiento”

En el marco del “Ciclo de entrevistas a Investigadores/as Directores/as de Proyectos/Laboratorios de la Facultad” hoy dialogamos con la Dra. Ana Vidales, Directora del Proyecto de Investigación COMPACTACIÓN, SEGREGACIÓN Y FLUJO DE MATERIALES GRANULARES Y SUS APLICACIONES del Departamento de Física.

La profesional conoció su línea de investigación a partir de un seminario en medios granulares que realizó, aconsejada por el Dr. Giorgio Zgrablich, en España durante el año 1994. A partir de allí se interesó en fenómenos que aparecían cuando los medios granulares eran puestos en movimiento.

¿Cómo describe la disciplina que actualmente aborda su Proyecto de Investigación?

Nuestro proyecto pertenece a un área de la Física que se llama “materia blanda” o “medios no consolidados”. En particular, estudiamos el comportamiento de medios granulares, es decir, todos aquellos materiales compuestos por partículas sólidas rodeadas por un fluido. Ejemplos…muchísimos. La arena, los alimentos que encontramos a granel en un comercio, los polvos farmacéuticos, los lechos de los ríos, muchos materiales para la construcción, entre miles de ejemplos.

¿Cómo se origina esta línea de investigación en la Facultad? ¿Hubo impulso/apoyo de algún programa nacional, externo o internacional en la formación de recursos humanos de su grupo de investigación?

Conocí esta línea de investigación a partir de un seminario en medios granulares que realicé en Granada, España en 1994, dictado por el Dr. Hans Herrmann, reconocido experto mundial en el tema. Asistí a ese seminario por consejo de mi director de Tesis de Doctorado, el Dr. Giorgio Zgrablich. Allí me interesaron mucho los fenómenos que aparecen cuando los medios granulares se ponen en movimiento. Pero aún no terminaba mi doctorado. Recién retomé la posibilidad de estudiarlo en el año 1998, cuando hice una pasantía de un mes en New México, USA, junto al Dr. Kenkre, en técnicas de simulación. Sin embargo, hasta el año 2003, sólo me dedicaba parcialmente a la temática, desarrollando modelos de simulación por computadora de algunos problemas de compactación de granos.

¿Y cómo surge presentar un proyecto de corte experimental?

Fue en ese año 2003 en el que decidí presentar un proyecto de corte experimental en el tema de medios granulares, con aplicación a problemas mineros. ¿Por qué? Porque surge la necesidad, en el Departamento de Física y en la FCFMyN, de ampliar las temáticas de estudio para incrementar la oferta de temas de investigación en el marco del Doctorado en Física, ésto a instancias de la CONEAU, cuando nuestro Doctorado fue categorizado como B.

¿Se incorporaron profesionales de otras disciplinas?

En ese momento presenté un proyecto junto con docentes del Departamento de Minería donde estudiábamos la estabilidad de taludes de rocas de distinta naturaleza. Era un proyecto promovido (PROIPRO) y fue financiado por nuestra Facultad. Luego de 3 años de funcionamiento, el proyecto deviene en PROICO (Proyecto Consolidado), manteniendo la misma temática.

Actualmente, el estudio de los medios granulares representa un gran impacto en la investigación y en el desarrollo de nuevas tecnologías aplicadas a distintas industrias y sistemas productivos, ¿Puede comentarnos los campos de aplicación que desde el Laboratorio de Medios Granulares del Instituto de Física Aplicada “Dr. Jorge Andrés Zgrablich” se abordan?

Nuestro Proyecto se inserta dentro del INFAP (Instituto de Física Aplicada) y, por lo tanto, siempre hemos buscado los problemas que tengan que ver con aplicaciones lo más cercanas posibles a la problemática local. Como te contaba, comenzamos a trabajar en colaboración con docentes del Departamento de Minería, estudiando la estabilidad de taludes de granos rocosos de distinta naturaleza, flujo de arenas puzolánicas (usadas en la producción de cemento) y caracterización de rocas de aplicación (granitos y lajas) para uso en hormigones no estructurales.

Por otra parte, los problemas de segregación por tamaño de granos, son de aplicación directa a las pilas de pre-homogeneización de materiales, es decir, cuando querés mezclar entre sí granos de materiales con distinta composición química en un apilamiento.

En nuestro Proyecto se han concluido cuatro Tesis de Doctorado en Física que tienen, todas ellas, una parte experimental aplicada a problemas concretos de la Industria de la Construcción, Minería o del Cemento.

En los últimos años nos hemos dedicado mucho al tema de descarga en silos. Como se sabe, los silos se utilizan mucho en diferentes etapas de producción en distintas industrias, desde la farmacéutica hasta la de alimentos. En este sentido, han trabajado con nosotros varios estudiantes de Ingeniería (en Minas y en Alimentos) y estudiantes de Física, para llevar adelante sus trabajos finales de grado.

¿Cuál es el tema de investigación más reciente dentro del Laboratorio?

El tema más nuevo dentro del Laboratorio es el de resuspensión de partículas micrométricas (llamadas aerosoles) y lo estamos desarrollando con simulaciones numéricas con muy buenos resultados. En este sentido, desde 2017 empezamos una intensa colaboración con investigadores del Instituto de Radio-protección y Seguridad Nuclear de Francia (IRNS) que realizan experimentos de resuspensión de partículas de grafito para aplicarlo a la seguridad en caso de un accidente de pérdida de presión o de pérdida de refrigerante en un reactor nuclear. Nosotros aprovechamos su experiencia para desarrollar aquí algunos experimentos con partículas de polvo, dado que, para nuestra región la contaminación por resuspensión de partículas de polvo es importante.

¿En qué grado ha impactado o impacta en el desarrollo de sus investigaciones, el avance en la tecnología y precisión de los equipos e instrumental que hoy se encuentran disponibles?

En este sentido hay varios ejemplos. Muchas de las experiencias de laboratorio que realizamos se filman con cámara rápida. Una vez analizado el material con un software adecuado, se puede estudiar detalles del movimiento de los granos que, de otro modo, sería imposible. Por ejemplo, si filmás la caída de los granos a la salida de un silo de paredes transparentes, podés obtener los perfiles de velocidad de los granos y caracterizar el flujo de un modo muy detallado.

Nuestro Laboratorio cuenta con esta tecnología. Además, la presencia de humedad en un medio granular puede cambiar drásticamente sus propiedades (sólo imaginate cuando el azúcar se humedece). Entonces, la determinación de la humedad en el medio es crucial para muchos experimentos. Contamos con una balanza de alta precisión que determina el porcentaje de humedad presente en una muestra y que puede ser programada con una rampa de calentamiento particular de acuerdo a las necesidades.

En nuestros experimentos, es muy importante poder conocer la forma y distribución de tamaño de los materiales granulares que usamos. Por eso, contamos con una lupa binocular para ese fin. Sin embargo, recientemente, hemos comprado un equipo de última generación para medir automáticamente todas las características de geometría y tamaño de granos desde un micrón hasta 2 milímetros. Esto nos permitirá avanzar enormemente en todas nuestras investigaciones.

Todo el equipamiento que hemos adquirido es a través de proyectos de la UNSL, del CONICET y de la Agencia.

El INFAP ocupa un lugar destacado por su contribución de capital humano dedicado a I+D. Desde los proyectos gestionados por su grupo de investigación, ¿Cómo se promueve el fortalecimiento de la formación y cuál ha sido el aporte a la formación de becarios y científicos?

Como te contaba antes, nuestro Laboratorio depende del INFAP (CONICET) y de la UNSL. Desde ambas Instituciones se promueve la formación de grado y de posgrado de manera muy intensa.

Por un lado, mediante la provisión de subsidios a la investigación, con los que podemos mantener los Laboratorios, obviamente dentro de las limitaciones presupuestarias conocidas por todos. Por otro lado, el sistema de becas de CyT y de CONICET, permite que los estudiantes se acerquen a trabajar en temas de investigación que les permiten formarse como Licenciados o Ingenieros, iniciando su interés en lo científico y, en muchos casos, accediendo a un Doctorado que los ubica en la antesala de la carrera científica. En este sentido, nuestro Laboratorio ha dado lugar a 5 Tesis de Doctorado (4 finalizadas y una en curso), a 10 tesinas o trabajos finales de Ingeniería o de Licenciatura (3 en curso) y a formar varios pasantes de grado y de posdoctorado.

¿Cuáles acciones o resultados han sido los mayores hitos en los que ha participado su grupo de investigación?

Llevar adelante una temática novedosa, en la que hay pocos grupos en el país que se dedican a la misma, ha sido desde el comienzo un desafío. Empezamos desde cero y, hoy en día, somos reconocidos a nivel internacional por nuestros trabajos y recientemente formo parte de la Association pour l’Etude de la MicroMécanique des Milieux Granulaires» (AEMMG) que congrega a conocidos especialistas en medios granulares de todo el mundo. 

Por otra parte, dos de nuestros Trabajos Finales de Licenciatura en Física, han sido reconocidos con el Premio Másperi de la Asociación de Física Argentina (AFA), que se entrega año a año a la mejor tesina del país defendida en dicho año. Una de nuestras Tesis de Doctorado ha recibido una mención especial en el premio Giambiagi de la AFA, que se otorga a la mejor Tesis de Doctorado en Física del País. Nuestros estudios sobre hormigones sirvieron de base para la formulación del Proyecto de Unidad Ejecutora del INFAP, “Recuperación de pasivos ambientales en la Provincia de San Luis para procesos industriales de interés regional”, del cual soy Asesora Científica. Esto da lugar al nacimiento de una temática promisoria para el desarrollo de nuevos materiales a partir de desechos plásticos, formando RRHH capaces de desarrollar otros proyectos de la FCFMyN en esa misma línea.

¿Cuáles son los desafíos a futuro que tiene el Proyecto?

En la actualidad, te diría que tenemos un gran desafío a futuro que es el de consolidar aún más nuestro Laboratorio ampliando el rango de tamaño de partículas que podemos analizar. Esto acrecentaría las temáticas que somos capaces de estudiar, trayendo como parte de nuestra experticia un tema como el de la contaminación de ambientes por resuspensión de partículas, problema muy importante en nuestra región.