[ad_1]
Es un problema que ha intrigado a los científicos durante un siglo. Pero reforzado por un premio Distinguished Early Career Award de $ 625,000 del Departamento de Energía de EE. UU. (DoE), Matteo Bucci, profesor asociado en el Departamento de Ciencia e Ingeniería Nuclear (NSE), espera estar cerca de una respuesta.
Hacer frente a la crisis en ebullición
Ya sea que esté calentando una olla de agua para hacer pasta o diseñando reactores nucleares, un fenómeno, la ebullición, es fundamental para la ejecución eficiente de ambos procesos.
“La ebullición es un mecanismo de transferencia de calor muy efectivo; De esta manera, se eliminan grandes cantidades de calor de la superficie, razón por la cual se utiliza en muchas aplicaciones de alta densidad de potencia”, dice Bucci. Un ejemplo de aplicación: reactores nucleares.
Para los no iniciados, cocinar parece simple: se forman burbujas y estallan, retirando el calor. Pero, ¿qué pasa si se forman y fusionan tantas burbujas que forman una banda de vapor que evita una mayor transferencia de calor? Uno de esos problemas es una entidad bien conocida y se conoce como una crisis hirviente. Daría lugar a un calor descontrolado y al fallo de las barras de combustible en los reactores nucleares. «Comprender y determinar en qué condiciones es probable que ocurra la crisis de ebullición es fundamental para diseñar reactores nucleares más eficientes y menos costosos», dice Bucci.
Los primeros trabajos sobre la crisis en ebullición se remontan a casi un siglo, a 1926. Y aunque se ha trabajado mucho, «está claro que no hemos encontrado una respuesta», dice Bucci. La crisis hirviente sigue siendo un desafío porque, si bien existen muchos modelos, ha sido difícil medir fenómenos relacionados para probar o refutar estos modelos. «[Boiling] Es un proceso que ocurre en una escala muy, muy pequeña y en períodos de tiempo muy, muy cortos”, dice Bucci. “No somos capaces de observarlo con el nivel de detalle necesario para entender lo que realmente está pasando y validar hipótesis”.
Pero en los últimos años, Bucci y su equipo han desarrollado diagnósticos que pueden medir los fenómenos asociados con la cocina y, por lo tanto, brindar respuestas muy necesarias a un problema clásico. El diagnóstico se basa en la termometría infrarroja y una técnica de luz visible. «Al combinar estas dos técnicas, creo que podremos responder las preguntas existentes relacionadas con la transferencia de calor y podemos encontrar la manera de salir de la madriguera del conejo», dice Bucci. La subvención del Departamento de Energía de EE. UU. para proyectos de energía nuclear apoyará este y otros esfuerzos de investigación de Bucci.
Una infancia italiana idílica
Abordar problemas difíciles no es un territorio nuevo para Bucci, quien creció en el pequeño pueblo de Città di Castello cerca de Florencia, Italia. La madre de Bucci era maestra de escuela primaria. Su padre dirigía un taller mecánico, lo que ayudó a desarrollar la inclinación científica de Bucci. “Era muy aficionado a los LEGO cuando era niño. Era una pasión”, añade.
Aunque Italia experimentó un severo retroceso en la ingeniería nuclear en sus primeros años, el tema fascinó a Bucci. Las oportunidades laborales en este campo eran inciertas, pero Bucci decidió participar. «Si tengo que hacer algo por el resto de mi vida, también podría ser algo que me guste», bromea. Bucci asistió a la Universidad de Pisa para realizar estudios de pregrado y posgrado en ingeniería nuclear.
Su interés en los mecanismos de transferencia de calor comenzó durante sus estudios de doctorado, un tema de investigación que estaba realizando en París en la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA). Allí, un colega sugirió trabajar en la crisis del agua hirviendo. Esta vez, Bucci centró su atención en NSE en el MIT y se puso en contacto con el profesor Jacopo Buongiorno para preguntar sobre la investigación en la institución. Bucci tuvo que recolectar donaciones del CEA para hacer investigación en el MIT. Llegó con un boleto de regreso solo unos días antes del atentado con bomba en el maratón de Boston de 2013. Pero Bucci se ha quedado desde entonces, convirtiéndose en científica investigadora y luego en profesora asociada en la NSE.
Bucci admite que tuvo problemas para adaptarse a su entorno cuando llegó por primera vez al MIT, pero el trabajo y las amistades con colegas (cuenta a Guanyu Su y Reza Azizian de NSE entre sus mejores amigos) ayudaron a superar las preocupaciones iniciales.
La integración de la inteligencia artificial
Además de los diagnósticos de cocina, Bucci y su equipo están trabajando en formas de integrar la inteligencia artificial y la investigación experimental. Él cree que «dentro de una década, florecerá la integración de diagnósticos avanzados, aprendizaje automático y herramientas de modelado avanzadas».
El equipo de Bucci desarrolla un laboratorio autónomo para experimentos de transferencia de calor en ebullición. La configuración basada en el aprendizaje automático decide qué experimentos ejecutar en función de un objetivo de aprendizaje asignado por el equipo. «Formulamos una pregunta y la máquina responde optimizando los tipos de experimentos necesarios para responder esas preguntas», dice Bucci. «Honestamente, creo que esta es la próxima frontera para cocinar», agrega.
«Cuando te subes a un árbol y llegas a la cima, te das cuenta de que el horizonte es mucho más grande y también más hermoso», dice Bucci sobre su entusiasmo por investigar más en esta área.
Incluso mientras busca nuevas alturas, Bucci no ha olvidado sus orígenes. Para conmemorar la celebración de la Copa del Mundo de 1990 en Italia, una serie de carteles que representan un campo de fútbol construido en el Coliseo Romano ocupa un lugar destacado en su casa y oficina. Los carteles diseñados por Alberto Burri tienen un valor sentimental: el (ya fallecido) artista italiano también procedía de la ciudad natal de Bucci, Città di Castello.
[ad_2]