Catalunya compta amb una infraestructura tecnològica capdavantera al món al servei de la recerca. Ens referim al sincrotró Alba, ubicat a Cerdanyola del Vallès, que està situat entre el top 10 del món. El cap de la Secció Transversal de la Divisió d’Enginyeria d’Alba és Carles Colldelram, enginyer industrial membre i associat als Enginyers Industrials de Catalunya. Colldelram és també el president del comitè organitzador local de la novena edició de la conferència internacional MEDSI (Mechanical Engineering Design of Synchrotron Radiaton Equipment and Instrumentation) i membre del comitè organitzador internacional, que tot just s’ha celebrat al CosmoCaixa de Barcelona.
En aquesta conversa, Colldelram; Josep Campmany, cap de secció d’Imants, Dispositius d’Inserció i Mesures Magnètiques, i Joan Casas, cap de la Divisió d’Enginyeria d’Alba, ens presenten aquest congrés, que Barcelona acull per primera vegada, i ens aproximen a la realitat del sincrotró català.
Feu-nos una breu presentació de què és MEDSI.
Carles Colldelram (CC): El MEDSI és un congrés d’enginyeria mecànica enfocat als sincrotrons d’arreu del món, que n’hi ha uns cinquanta. Habitualment els departaments d’enginyeria mecànica dels sincrotrons són els responsables d’integrar tota la part d’enginyeria del disseny d’equips i instrumentació de manera que els enginyers responsables no exerceixen com a mechanical engineer, sinó com a project engineer. Per tant, s’han d’encarregar, d’entre altres, que es facin els càlculs per elements finits per comprovar que els seus dissenys funcionen. De la mateixa manera, necessiten el grup dedicat al buit per fer dissenys de càmbres i per fer càlculs de buit. També necessiten criogènia si és el cas, topografia, etc.
Això vol dir que el congrés es focalitza molt en la mecànica, però també en càlcul per elements finits i simulació i té petits ramals en buit, en criogènia, etc, i fins i tot en instal·lacions científiques d’altres tipus. El MEDSI s’organitza cada dos anys i, normalment, s’hi reuneixen els enginyers que tenen un material rellevant o alguna innovació interessant per compartir amb la comunitat del sincrotrons. I, fins i tot, a la indústria privada.
Per què ha acollit Barcelona l’edició del 2016 de MEDSI?
CC: La manera de seleccionar la seu de la conferència a través d’un comitè internacional és la següent. Es presenta una candidatura que moltes vegades a la primera oportunitat no guanya, però sí a la segona o tercera. Normalment es dóna a sincrotrons que s’acaben de posar en marxa per donar-los una mica de renom i ajudar-los a integrar-se en el sector del sincrotró. Ara, per exemple, s’estan acabant de construir els de Lund (Suècia), Brasil i París, que ha estat la guanyadora per organitzar la propera conferència d’aquí a dos anys.
Quins són els objectius més rellevants de MEDSI?
CC: Els dos punts principals són compartir molt coneixement i fer molt networking. També hi ha un objectiu una mica més secundari, i és aconseguir que els enginyers comencem a fer les publicacions d’una forma una mica més rigorosa i formal. Semblant a l’estil de com ho fan els científics. És a dir, amb un article que es publica en una plataforma adequada, on es fa una revisió, hi ha un referee, etc. En aquest sentit, la conferència s’ha unit a la plataforma de publicació JACoW, que és un sistema digital de publicació d’articles científics de les conferències. S’ha posat en marxa per primera vegada en aquesta conferència, que de moment està essent un èxit i els participants ho estan fent servir. La quantitat d’articles entregats per contribució ha augmentat espectacularment. De fet, és la vegada que més propostes hi ha hagut i s’han entregat més articles que mai.
En aquesta ocasió també s’ha cuidat de manera especial, per una banda, que les pauses com els cafès o els dinars i els pòsters, que són un dels dos formats de contribució al congrés (xerrada oral o pòster) i, per una altra, la exhibició industrial, és a dir els patrocinadors, estiguin en una mateixa sala. L’objectiu és fomentar la interrelació entre tots nosaltres i també les empreses privades patrocinadores el màxim temps possible.
[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"916","attributes":{"alt":"","class":"media-image","typeof":"foaf:Image"}}]]
El perfil de l’assistent és estrictament d’enginyers industrials mecànics?
CC: El perfil regular és un enginyer mecànic d’un sincrotró, un enginyer de càlcul i/o de simulació i també algun enginyer buit o criogènic que pot tenir alguna innovació rellevant molt relacionada amb un equip o instrumentació mecànic, o un enginyer de buit. També hi vénen alguns representants del sector de la construcció i de l’obra civil, perquè la mecànica té a veure amb l’obra civil en alguns aspectes molt específics. Els sincrotrons tenen unes lloses sísmiques molt rígides i molt grans amb l’objectiu que no es deformin per tal que tots els equips tinguin una mateixa referència única.
Quines són les darreres tendències relatives a l’enginyeria mecànica dels sincrotrons?
CC: Una de molt clara és la mecatrònica i el control en temps real. Això vol dir que executes unes funcions que fa un equip i corregeixes qualsevol desviació que hi pugui haver en temps real. De fet, són algunes de les novetats més rellevants que han estat analitzades per primera vegada en el programa de MEDSI amb una subsessió temàtica especifica.
Quina és millor prestació que té Alba?
Joan Casas (JCasas): L’estabilitat del feix, és la millor del món. Ens ha passat que Diamond, el sincrotró del Regne Unit, en han deixat el programa de control ràpid de la òrbita dels electrons i ha resultat que dóna millors resultats a Alba que a Diamond amb el mateix sistema de control. Això passa perquè l’electrònica fa una part important, però arriba un punt en què el protagonisme és per a la mecànica. I en aquest aspecte, Alba té una estabilitat mecànica, tant anivell de construcció d’obra civil com a nivell dels girders que suporten els imants, que és molt simple, però molt efectiva.
En referència al disseny, és totalment vigent perquè hi ha sincrotrons en construcció que n’han copiat literalment el disseny.
Quins seran els eixos principals de l’estratègia del sincrotró Alba d’ara endavant?
CC: Ara hem fet la fase 1, som al ben mig de la fase 2 i iniciant la fase 3. La fase 1 era de set línies, la fase 2 de dues i la fase 3 de cinc. La primera de la fase 2 ja està acabada i l’hem fet nosaltres amb recursos propis, uns 800.000 euros, amb un 80% de participació del nostre departament d’enginyeria mecànica. Per tirar endavant la segona línia de la fase 2 ja disposem del capital necessari i és bastant més car, uns 6 milions d’euros.
JC: Hi ha una altra línia d’activitat internacional. Estem buscant aliances amb altres comunitats científiques, per exemple, de Turquia, l’Iran, Mèxic i Polònia, que volen construir sincrotrons i, com a entrenament, els oferim que ells financin una línia d’aquí i es formin. De moment, la que sembla més probable que fructifiqui és amb l’Iran.
CC: Una variant d’aquesta iniciativa és l’aliança amb empreses privades que vulguin construir una línia de llum al sincrotró, per exemple el sincrotró de Japó n’hi ha una d’un fabricant de vehicles (Toyota).
Quin tipus d’investigació es realitza en un sincrotró?
CC: S’hi fa investigació bàsica. Hi ha uns quants passos abans no s’arriba a una aplicació final. No obstant això, algunes línies sí que fan recerca sobre materials com ciments; també, sobre imatges de virus, cèl·lules i teixits que tenen una aplicació directa en la medicina, catalitzadors, espectrometria i estudis de superfícies de camps magnètics com els discs durs.
Josep Campmany (JC): S’anomena investigació bàsica perquè els grups que vénen són d’universitats o instituts públics, però molts d’aquests grups col·laboren amb indústries. Per tant, la indústria directament no ve al sincrotró, però indirectament sí. Com a usuaris industrials, a Alba tenim Henkel, Almirall i l’Institut Químic de València, entre d’altres, i cada any es duplica el nombre de l’any anterior. Malgrat tot, representen un 5% d’ús del temps del feix.
CC: Fins ara ens hem referit a la investigació directa que fan els nostres clients. Però també fem investigació pròpia. Posem-ne un parell d’exemples. Perquè en Josep aconsegueixi un banc de mesures magnètiques millor, fem un disseny mecànic, que té rellevància per a la comunitat que està venent equips similars. L’altre cas és que tenim un contracte amb SENER per vendre un sistema corbador de miralls de raigs X per focalitzar els raigs X a les mostres. És molt precís, l’hem desenvolupat nosaltres i l’hem transferit. És a dir el desenvolupament d’equips nous per fer aquesta ciència també forma part de l’impacte que té el sincrotró al desenvolupament de la tècnica.
JC: Hi ha una tercera tipologia d’usuaris, que són els laboratoris, que es van muntar per testar els equips que fan funcionar el sincrotró, com, per exemple, la mesura d'imants o la mesura de cavitats de radiofreqüència. Un cop ja han servit per a això, són laboratoris que treballen per a tercers. Hem mesurat imants per a l’Índia, el Canadà, Alemanya, França, etc.
CC: Finalment, tenim una sèrie de patents. Ja en són set de mecàniques, que les vam fer des del departament d’enginyeria i van ser les primeres del sincrotró. A més, instituts científics similars al nostre, però que no són sincrotró, ens demanen si podem col·laborar per fer un disseny conjunt o fer el disseny que ells no tenen la capacitat de fer.
Hi ha molta interacció entre vosaltres i la resta de sincrotrons?
JC: Sí, força, i ha anat augmentant últimament arran del MEDSI i, fins i tot, alguna vegada ens han demanat algun disseny.
JCasas: Entre sincrotrons no hi ha gaire competència i sí que hi ha molta col·laboració. Es disputen una mica els usuaris, però és una competència diferent.
Estan molt buscats els enginyers i investigadors especialitzats en sincrotrons?
JCasas: Tenim molt personal que ve de fora i, per tant, no té unes arrels aquí. Si en un altre país et paguen el triple, marxes. Aproximadament un 30% dels professionals d’Alba són estrangers i el 70% són nascuts aquí.
Creieu que els estudiants d’enginyeria que surten de les universitats catalanes estan prou preparats per treballar en llocs tan específics com un sincrotró?
CC: Jo sóc un enginyer industrial normal i corrent i molts dels enginyers que tenim eren amb mi a la universitat. Els principis físics i la idiosincràsia de la mecànica s’apliquen igual, el que passa és que les fas servir en aplicacions molt específiques.
JCasas: Potser sí que notem la manca d’alguna especialització, com la d’enginyers de buit. Pel tipus de teòrica rebuda l’enginyer de buit és una persona que pot encaixar en la formació en fluids i materials, però és aquí on s’ha de posar al dia.
JC: Els enginyers que surten són molt bons, el problema és que els sous que podem oferir són baixos.
[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"917","attributes":{"alt":"","class":"media-image","typeof":"foaf:Image"}}]]
Les diferents tipologies de sincrotró poden determinar la tipologia d’equipament i d’instrumentació que s’instal·la per fer-hi recerca?
CC: La majoria de les instal·lacions actuals pertanyen al grup de tercera generació, com el d’Alba de Cerdanyola del Vallès i als XFEL, que són els de quarta generació i enlloc de ser circulars són lineals. Els instruments científics que es dissenyen estan molt enfocats a la investigació que fan els clients que utilitzen el sincrotró. Els dos tipus de sincrotró poden fer els mateixos tipus d’experiments, però els de quarta generació donen unes propietats del feix de raigs X molt més grans, amb molta més brillantor, etc.
JC: A l’hora de dissenyar un sincrotró, es tenen en compte les necessitats de recerca actuals i futures de la comunitat científica. En funció d’això, es dissenya un sincrotró a mida dels usuaris, bàsicament locals. A Alba tenim les línies d’absorció, espectrometria, cristal·lografia, proteïnes, etc. perquè existeixen comunitats científiques grans. A Alba també hi ha una línia desenvolupada en la qual no hi ha un grup fort d’investigadors aquí, però que és capdavantera en l’àmbit mundial. És la microscòpia de raigs X. Es va fer una aposta per una línia d’excel·lència per ser referent mundial. De fet, de microscopis com el nostre, només n’hi ha un altre al món, a Berkeley.
Malgrat tot, cada sincrotró adopta una política diferent.
[[{"type":"media","view_mode":"media_large","fid":"918","attributes":{"alt":"","class":"media-image","typeof":"foaf:Image"}}]]
