Texto y fotos: Mtra. Silvia Patricia Pérez Sabino
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Miembro de la Academia Mexicana de Ciencias, de la Academia de Ciencias de Morelos e investigador nacional Nivel II del Sistema Nacional de Investigadores, Jaime Eugenio Arau Roffiel; ha ocupado distintos cargos como coordinador del grupo de Electrónica de Potencia en el Instituto de Investigaciones Eléctricas, participando en varios desarrollos tecnológicos para la iniciativa privada, profesor-investigador de tiempo completo en el Departamento de Ingeniería Electrónica del Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico y Director de la misma Institución de noviembre de 2005 a febrero de 2011. A partir del 13 de julio de 2011 fue nombrado por el Gobernador del Estado de Morelos, director general del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Morelos.
En su currículo se acentúan sus grandes contribuciones en temáticas relacionadas con el ahorro y uso eficiente de la energía eléctrica, aplicado a balastros electrónicos, sistemas de alimentación conmutados y filtros activos de potencia.
Tiene publicados más de 150 artículos en revistas y congresos internacionales de alto prestigio en el área y, tiene concedida una patente nacional y otra en Estados Unidos de América. Ha sido también invitado como jurado en tesis de doctorado en España, Francia y Brasil.
Uno de sus reconocimientos le fue otorgado por su liderazgo en el área de electrónica de potencia a nivel mundial, recibiendo la medalla “Tercer Milenio del IEEE”, otorgada por el Institute of Electrical and Electronics Engineers. Recientemente le fue otorgado por su trayectoria científica y tecnológica, así como la formación de recursos humanos de alto nivel el Reconocimiento al Mérito de Investigación 2010, por parte del Gobierno del Estado de Morelos.
Jaime Arau Roffiel es doctor Ingeniero Industrial con especialidad en Electrónica de Potencia por la Universidad Politécnica de Madrid, España y en esta ocasión nos platica sobre el tema de electrónica de potencia, para la aplicación al ahorro de energía en buena medida.
H. Dr. Jaime Arau, ¿cuál es el enfoque de la electrónica de potencia?
JAR. “Tiene que ver con procesos más eficientes de generación, transportación y consumo de la energía eléctrica. Puede ser aplicada en grandes potencias como tracción eléctrica (trenes de alta velocidad, autobuses eléctricos, etc.), así como aplicaciones en muy baja potencia (como iluminación mediante led´s o convertidores de potencia para implantes cocleares para personas con problemas de sordera profunda) teniendo como común denominador el atender el problema de ahorro y uso eficiente de la energía eléctrica”.
H. ¿Podría darnos mayores detalles de una aplicación de muy baja potencia en donde la Electrónica de Potencia tenga que ver?
JAR. “Podría mencionar por ejemplo la aplicación de implantes cocleares para personas con problemas de sordera profunda. Podemos decir en principio que se parte de investigaciones médicas que han demostrado que resulta mucho más efectivo para mejorar la capacidad auditiva el estimular el oído interno (que es donde se aloja la cóclea) que conseguir mayores capacidades de amplificación sonora de aparatos que se colocan en el oído externo (a la entrada del conducto auditivo externo) para ayudar a pacientes con problema de sordera profunda. El dispositivo electrónico que se requiere, de apenas un par de decenas de mili vatios o mili watts, es un convertidor electrónico de potencia en donde una parte del convertidor se encuentra en el oído externo y la otra mitad se coloca en el oído interno a través de un implante que finalmente hace llegar un par de electrodos a la cóclea. A pesar de la muy baja potencia consumida por estos dispositivos, es importante conseguir que el convertidor sea altamente eficiente para no provocar un continuo cambio de baterías que haría impráctica la mejora”.
H. Con este ejemplo que nos describe, nos damos cuenta de una de las aplicaciones de la electrónica de potencia en cuestiones relacionadas a la salud ¿en dónde más podemos verla presente?
JAR. “Las aplicaciones más comunes de la Electrónica de Potencia se encuentran en el control de motores para muy diversas aplicaciones como bombas en el trabajo agrícola, múltiples proceso industriales o por ejemplo en los vehículos eléctricos. Los motores consumen alrededor del 60% del total de la energía que se usa en el mundo, sin embargo este consumo se encuentra ubicado en menos del 8% de los usuarios (lo cual simplifica la implementación de estrategias de ahorro de energía). Por otro lado se tienen aplicaciones como la iluminación electrónica que si bien consume alrededor del 20% de la energía eléctrica global, se encuentra distribuida entre el 92% de los usuarios lo cual implica un reto más complicado para conseguir que se consuma de una manera eficiente sobretodo en países con poco desarrollo ya que las soluciones ahorradoras tienen un gasto inicial mucho más fuerte. Los futuros diseños de balastros electrónicos para sistemas de iluminación tendrán que cumplir por normatividad con ciertas características de eficiencia y contaminación armónica a la red eléctrica para cumplir con las estrategias mundiales de desarrollo sustentable.
Otro ejemplo interesante está relacionado con el manejo de las energías renovables. Se tienen múltiples esfuerzos para desarrollar mejores diseños de convertidores primarios de energías alternas (celdas fotovoltaicas, generadores eólicos, etc.) que tiene que ir necesariamente de la mano del diseño de mejores convertidores electrónicos de potencia que procesen y almacenen la energía de una manera eficiente. El sol y viento decimos que “no cuestan” pero el proceso para obtener energía no es económico y por ello se debe de cuidar mucho la forma en que se procesa y almacena energía en esas aplicaciones”.
H. Dr. Arau, ¿de qué manera se puede sistematizar procesos con la electrónica de potencia en beneficio de la sociedad?
JAR. “Existen muy diversos procesos en la industria que pueden automatizarse a través de la participación de la Electrónica de Potencia en colaboración con el área de Control Automático y otras áreas de la ingeniería según sea la aplicación que estemos abordando (bandas transportadoras, procesos de agitación, corrección del factor de potencia, etc.). Tenemos así aplicaciones de automatización de procesos industriales muy diversos o por otro lado por ejemplo, pensemos en un robot autónomo que tenga que hacer una exploración en un lugar donde haya radioactividad o riesgo de otro tipo, para lo cual se requiere de tecnología robótica, mecánica y desde luego de la electrónica de potencia para el manejo de los motores relacionados a las articulaciones del robot.
Por otra parte, para casos de desastres marinos, se pueden tener pequeños submarinos de propulsión que lleven una cámara para bajar a revisar el lugar siniestrado tomando muestras físicas y/o fotografías para conocer el grado de daño en el sitio, evitando de esta manera que tenga que bajar algún buzo. Existen otras muchas aplicaciones en donde principalmente se busca incidir en el ahorro y uso eficiente de la energía eléctrica”.
H. ¿Cuál es su impresión sobre la situación actual de esta tecnología tanto a nivel estatal como a nivel nacional?
JAR. “Tanto a nivel estatal y nacional existe todavía muy pocas personas que dominen estos temas, y por lo mismo existen muy pocas instituciones que tengan posgrados en Electrónica de Potencia. En Morelos por ejemplo hay una sola institución que imparte maestría y doctorado en el área (el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico-CENIDET), y se puede decir que tiene amplio reconocimiento a nivel nacional al ser la institución que tiene más doctores y más graduados en el área en todo el país. En el país existen solo alrededor de seis ocho instituciones que están ofreciendo posgrados con calidad razonable en el área, sin embargo esta área del conocimiento está tomando mucha fuerza en la última década dadas las múltiples aplicaciones existentes y por lo mismo, la gran necesidad de personal calificado preparado en esta disciplina”.
H. Doctor parafraseándolo “son pocas las instituciones educativas que imparten este tipo de estudios enfocado a la electrónica de potencia en el País”. En general ¿ante qué retos se enfrentan las instituciones educativas para promover estas carreras y posgrados?
JAR. “Los laboratorios especializados para poder impartir el entrenamiento adecuado a nivel licenciatura, maestría, doctorado no es económico. Esta puede ser una barrera de algunas instituciones educativas, sin embargo, por otro lado considero que también se tiene un arma interesante, que hay que saberla usar a la hora de promover los posgrados o las licenciaturas en estas áreas, que es la oportunidad de trabajar en un área del conocimiento que permite desarrollar proyectos pertinentes y de gran impacto en la temática de ahorro de energía o manejo de energías renovables, que son de gran interés para la sociedad en general”.
H. Doctor Arau, ¿la electrónica de potencia es la línea de investigación que ha tenido más impacto en su vida?
JAR. “Durante mi formación profesional tuve la oportunidad de estar en contacto con otras áreas de la electrónica al estudiar la licenciatura en Ingeniería Electrónica en Instrumentación, que cursé en el Instituto Tecnológico de Minatitlán, Veracruz. Durante el inicio de mi vida profesional me mantuve en contacto con el área de instrumentación electrónica al laborar en ese campo durante cinco años en PEMEX. Posteriormente entré a trabajar al Instituto de Investigaciones Eléctricas en donde tuve mi primer contacto con la Electrónica de Potencia, trabajando con sistemas de alimentación para aplicaciones diversas de sistemas de control. Ya en el año de 1987 ingresé al doctorado en la Universidad Politécnica de Madrid en donde trabajé en el modelado de sistemas de alimentación pero también en el tema de corrección de factor de potencia y ahorro de energía, para aplicaciones muy diversas como balastros electrónicos o convertidores electrónicos de potencia para fuentes alternas de energía, temas en los que he tenido oportunidad desde mi regreso a México, en el Instituto de Investigaciones Eléctricas (1991-1994) y en el CENIDET (1994 a la fecha), tuve la oportunidad de trabajar en múltiples proyectos de financiamiento industrial y del gobierno federal para aplicaciones en sistemas de iluminación (en donde he tenido la oportunidad de desarrollar en colaboración una patente nacional e internacional). Mantenerse actualizado en las aplicaciones tecnológicas del área de conocimiento que uno domina, es una tarea que desde luego es muy importante que como investigador estemos constantemente realizando”
H. Doctor, antes de ser Director General del Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Morelos, ¿qué se encontraba desarrollando como parte de su proyecto de investigación?
JAR. “Estaba por un lado participando en un proyecto con la industria para el análisis del sistema de alimentación de los motores de una cama hospitalaria para terapia intensiva, por otro lado participando en un proyecto en colaboración con investigadores de Texas A&M University para el estudio de convertidores electrónicos de potencia de alta ganancia para aplicaciones fotovoltaicas, investigaciones diversas sobre balastros electrónicos y convertidores de baja tensión, así como iniciando un proyecto sobre el desarrollo de un auto eléctrico utilitario alimentado de celdas de combustible, aprobado recientemente y que recibirá el financiamiento del CONACYT y de la Secretaría de Energía, que se realizará conjuntamente entre el CENIDET, el Instituto de Investigaciones Eléctricas, la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, el ITESM Campus Toluca y el Instituto Potosino de Ciencia y Tecnología”.
H. Doctor, retomando el proyecto que está desarrollando de un vehículo eléctrico, ¿en cuánto tiempo considera usted podremos ver algunos en las carreteras?
JAR. “Actualmente, existen ya algunas marcas comerciales que ofrecen este tipo de vehículos eléctricos o híbridos, aquí el reto es en qué plazo podremos ver su uso de manera masiva, que estimaría que esto ocurra en los próximos cinco años. Existen muchos factores culturales, climatológicos y de infraestructura vial que requieren en cada país de un análisis profundo antes de que este tipo de tecnologías se introduzcan de manera cotidiana”.
H. ¿Cuál es el rumbo del CCYTEM ahora que usted es el Titular?
JAR. “Considerando que uno de los más importantes objetivos del CCYTEM de acuerdo a la Ley de Innovación Ciencia y Tecnología es promover la creación, desarrollo y aplicación de la Ciencia y Tecnología en beneficio de la sociedad morelense, el rumbo que es imprescindible asumir es por un lado continuar con la divulgación de la ciencia y tecnología para demostrar a niños, jóvenes y adultos, del gran beneficio que tiene su aplicación en nuestra vida diaria y para determinar el crecimiento y desarrollo tecnológico de nuestra sociedad. Para ello es importante consolidar las estrategias actuales de divulgación como lo son la revista HYPATIA y el programa de televisión Conciencia XL, así como desarrollar nuevas estrategias.
Por otro lado, estamos haciendo grandes esfuerzos para que las grandes problemáticas de las secretarias de gobierno y sectores empresariales, sean conocidas por los centros de investigación e instituciones de educación superior en el ánimo de fomentar futuras interacciones a través de convocatorias como FOMIX, Estímulos a la Innovación o PROSOFT. En ese mismo sentido estamos trabajando en un sistema de apoyo a la vinculación que pretende acercar de una manera sencilla la información sobre problemáticas y capacidades de desarrollo entre los tres actores de la triple hélice (Gobierno, Academia y Empresa). Morelos tiene el enorme orgullo de contar con investigadores de talla mundial, que desde hace mucho tiempo son líderes en diferentes áreas del conocimiento de interés para el Estado, como lo es el sector salud, energía, biotecnología por mencionar solo algunos. El gran reto es hacer ver al gobierno y sector empresarial de las capacidades potenciales de solución de problemas que se tienen y encontrar mecanismos que permitan una mejor comunicación para que en un futuro se dé una mejor vinculación. La responsabilidad es definitivamente de todos y el CCYTEM está dispuesto a ser un facilitador de esta importante tarea”.
H. Finalmente algo más que quiera agregar
JAR. “Muchas gracias en principio por la entrevista y, simplemente quiero hacer extensiva una invitación a la sociedad en su conjunto para que se acerquen a las alternativas que tenemos como Consejo de Ciencia y Tecnología del Estado de Morelos, para divulgación de la ciencia a través del Museo de Ciencias de Morelos, el cual tiene muchas actividades lúdicas, entretenidas y educativas, así como para apoyo al sector empresarial en el Centro Morelense de Innovación y Transferencia Tecnológico-CeMITT.
Asimismo aprovecho el espacio para informarles que pronto tendremos el “Tráiler de la ciencia”, el cual es un vehículo que estará visitando los municipios del estado de Morelos y, presentará a la sociedad en su conjunto, el impacto, el quehacer y la importancia de la ciencia y la tecnología para esta sociedad”.
H. Gracias Doctor y felicidades por esta tarea nueva que le ha sido encomendada.