El tanque de agua del Centro de Investigación en Tecnologías Robóticas Subacuáticas (Cirtesu)

El tanque de agua del Centro de Investigación en Tecnologías Robóticas Subacuáticas (Cirtesu) N. Hernáncez

Centros tecnológicos POR DENTRO

Dentro del parque tecnológico de Castellón más innovador: de una depuradora en tamaño real a una miniplanta de hidrógeno

Castellón
Publicada
Actualizada

Uno de los principales catalizadores para que la investigación aterrice de forma práctica en la sociedad son los parques científicos y tecnlógicos. Su función abarca un largo reccorrido que va desde el laboratorio a entornos reales, y que pasa por muchas fases, como la prueba de concepto y su consecuente validación. 

Estos centros, distribuidos por todo nuestro territorio, están experimentando un imporante crecimiento: la facturación de las empresas y entidades que forman parte de ellos alcanzó los 28.917 millones de euros en 2023, un 15% más en comparación con 2022.

También se produjo una notable inversión en investigación y desarrollo (I+D), situándose en los 1.701 millones de euros, un 11% más respecto al año anterior, confirmando su papel como dinamizadores de la innovación y el desarrollo económico de nuestro paìs. 

La diversidad sectorial es una de sus fortalezas, así como la variedad de sus infraestructuras y servicios. Algunos de ellos reconocidos por la Asociación Española de Parques Científicos y Tecnológicos (APTE) por contar con espacios innovadores capaces de conectar la investigación académica con el tejido industrial. Es el caso de los cuatro que alberga Espaitec, el parque científico y tecnológicos de la Universitat Jaume I (UJI) de Castellón.

Este centro reúne a más de 60 empresas de ámbitos tan diversos como las tecnologías de la información y la comunicación, la química o las energías renovables. DISRUPTORES - EL ESPAÑOL ha querido conocer de primera mano cómo son y para qué sirven estos laboratorios -alguno de ellos destacados por su carácter pionero- en áreas que abaracan desde el tratamiento de aguas residuales hasta la robótica, la realidad virtual o la fabricación digital, dando respuesta a algunos de los restos energéticos y medioambientales más urgentes. 

Un taque para 'jugar' con el agua

El Centro de Investigación en Tecnologías Robóticas Subacuáticas (Cirtesu) alberga un tanque de agua de 12 metros de largo, 8 de ancho y 5 de profundidad. Esta instalación, única en España, permite ensayar a escala real los sistemas de aireación y agitación que se emplean en estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR).

“Nuestra finalidad es mejorar la eficiencia energética y reducir el coste de estos procesos, que representan aproximadamente el 1% del consumo eléctrico total de España”, explica Paloma Barreda, investigadora del Grupo de Fluidos Multifásicos de la UJI.

El hecho de que este espacio sea a tamaño real es clave para la investigación y la validación de nuevas tecnologías. “No necesitamos detener una depuradora en pleno rendimiento ni poner en riesgo su funcionamiento”, señala otro de los investigadores del grupo, Guillem Monrós. “Aquí, cualquier cambio en la configuración de difusores, caudales o la posición de los agitadores se hace con relativa facilidad y sin las presiones propias de una planta industrial”, añade.

Para entender el potencial de esta infraestructura, el investigador señala que la aireación en una EDAR exige un suministro constante de oxígeno para mantener vivas las bacterias encargadas de depurar el agua.“Por eso es tan importante optimizar sistemas de aireación, localizar ineficiencias y plantear mejoras de diseño”.

Detrás de este proyecto, impulsado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, hay un equipo multidisciplinar formado por ingenieros, especialistas en fluidos y robótica. “La gran ventaja –subraya Monrós– es que el tanque nos permite recrear el flujo de agua, la inyección de aire y la agitación de manera casi idéntica a como suceden en las EDAR reales, pero controlando todos los parámetros”.

Además, cuenta con acceso visual que permite observar directamente los fenómenos como la formación de burbujas y la distribución del flujo, ”que resulta muy útil para comprender los procesos y, a la vez, validar simulaciones que después podremos extrapolar a situaciones reales”.

Dentro del mismo tanque, otros investigadores llevan a cabo sus ensayos. Hay un grupo que estudia la navegación de robots en espacios confinados: "Como estos dispositivos funcionan en escenarios con poca visibilidad, creamos corrientes controladas para simular diferentes condiciones y comprobar que los algoritmos de navegación y posicionamiento son robustos”, describe el investigador. “Ocurre algo similar en acuicultura: se prueban sistemas de oxigenación y recirculación de agua para optimizar el crecimiento de los peces y mantenerlos en entornos adecuados”.

Otro de los objetivos del Cirtesu es la transferencia tecnológica a las compañías que fabrican y suministran estos equipos industriales. “Las empresas pueden traer su prototipo, configurarlo aquí y ver cómo se comporta en condiciones reales”, asegura Barreda. “Así evitan o minimizan la fase de ensayo y error en plantas productivas, lo que se traduce en un gran ahorro de tiempo y costes”.

Formación a golpe de realidad virtual

Precisamente la razón de ser de Instituto de Nuevas Tecnologías (INIT) combina la investigación académica con la colaboración directa con empresas. “Tenemos grupos que trabajan en proyectos de detección de glucosa a nivel microscópico y otros que analizan grandes superficies mediante satélites e inteligencia artificial”, explica Ignacio Miralles, agente de innovación del Init. “En medio de ese abanico, la realidad virtual y la realidad aumentada cobran cada vez más relevancia como herramienta de formación y ensayo en distintos sectores”.

Una de las aplicaciones más destacadas de este laboratorio es la simulación de prácticas médicas, como la intubación o la punción lumbar, en un entorno virtual interactivo. “En lugar de pasar directamente de la teoría al quirófano, el personal sanitario puede ensayar procedimientos con un paciente virtual”, detalla Jon Fernández, investigador de tecnologías creativas de la UJI. Según apunta, la realidad virtual ofrece ventajas claras: “No implica los costes de mantenimiento de un maniquí médico ni el riesgo de dañar a un paciente real, y el usuario recibe feedback inmediato sobre su desempeño”.

La redactora de DIRUPTORES probando el demostrador de realidad virtual con funciones hápticas.

La redactora de DIRUPTORES probando el demostrador de realidad virtual con funciones hápticas.

En la demo de punción lumbar, por ejemplo, él mismo muestra cómo examinar una columna vertebral virtual y ubica el punto exacto donde aplicar la anestesia o introducir la aguja, con indicaciones hápticas (vibraciones en los mandos de las gafas) y visuales. “El objetivo es que la persona que se está formando comprenda el proceso paso a paso y gane confianza antes de enfrentarse a un caso real”, explica Jon. “Estamos en contacto continuo con el personal de enfermería para refinar estos simuladores y adaptarlos a las exigencias de la práctica clínica”.

Otro de los campos que aborda el INIT es la formación en tareas de mantenimiento o reparación de equipos aeronáuticos. “Con nuestras aplicaciones de realidad virtual, un técnico puede desmontar y analizar virtualmente el motor de un avión sin necesidad de acceder físicamente a la aeronave”, explica Miralles. “También incorporamos elementos de gamificación para que la experiencia de aprendizaje sea más atractiva”.

El instituto ha trabajado con entidades como el Aeropuerto de Castellón, varios hospitales de la Comunidad Valenciana y diversas empresas del sector de la refrigeración y la cerámica, entre otras. Algunas colaboraciones permanecen bajo acuerdos de confidencialidad, ya que, según Miralles, “la innovación que desarrollamos a veces brinda a nuestros socios una ventaja competitiva que prefieren proteger”.

Aunque el gran público relaciona la realidad virtual con el entretenimiento, el INIT apuesta por llevar estas tecnologías “un paso más allá”. Miralles lo resume así: “Nuestra prioridad es acercar las soluciones de realidad virtual y aumentada a la industria, para optimizar procesos de producción, formación y mantenimiento”. Entre sus proyectos más recientes, el instituto ha colaborado con el Ayuntamiento de Segorbe (Castellón) para desarrollar juegos turísticos basados en la realidad aumentada y con multinacionales que buscan mostrar maquinaria pesada en entornos virtuales.

De luz solar al tanque de hidrógeno

Otro de los laboratorios innovadores del Espaitec tiene que ver con una de las fuentes de energía limpia sobre la que se lleva investigando desde hace tiempo: el hirógeno verde. Para ello, el Instituto de Materiales Avanzados (INAM) ha puesto en marcha un sistema para la producción, almacenamiento y reconversión de hidrógeno verde a partir de energía solar fotovoltaica. “Este demostrador pretende mostrar cómo podemos almacenar la energía excedente del sol y recuperarla cuando la necesitemos, sin recurrir a combustibles fósiles”, explica Sixto Giménez, investigador del INAM involucrado en el proyecto.

El sistema se nutre de placas fotovoltaicas (5,86 kW) instaladas en el tejado, cuya electricidad alimenta un electrolizador PEM (2 kW). “Básicamente, rompemos la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno. El oxígeno se libera a la atmósfera y el hidrógeno se almacena en un depósito de 850 litros a 6 bares de presión”, detalla Jiménez.

Demostrador de hidrógeno verde de Espaitec

Demostrador de hidrógeno verde de Espaitec N. Hernández

Ese hidrógeno, una vez producido, puede reconvertirse en electricidad mediante una celda de combustible (1 kW). A su vez, el sistema cuenta con una batería de 5,3 kWh para gestionar la energía solar sobrante y aprovecharla en momentos de baja radiación. “Así logramos un uso más eficiente, almacenándola en forma química y liberándola bajo demanda”, añade el investigador.

Además de actuar como un banco de pruebas, el sistema busca ser una herramienta formativa para futuros ingenieros y químicos. “En el INAM investigamos materiales avanzados que permitan abaratar el hidrógeno verde. Aquí pueden ver, en un entorno real, cómo funcionan los electrolizadores, las celdas de combustible y las baterías”, apunta Fran Fabregat, investigador del INAM quien también participa en el desarrollo.

La instalación sirve igualmente para que empresas interesadas en tecnologías limpias conozcan las posibilidades del hidrógeno. “Muchos saben cómo funciona una batería, pero no están tan familiarizados con las celdas de combustible o el proceso de electrólisis. Este demostrador les permite ver en ‘pequeño’ un sistema híbrido, y evaluar su escalabilidad”, sostiene Giménez.

Uno de los obstáculos para ampliar el uso del hidrógeno verde es la dependencia de materiales costosos y poco abundantes, como el iridio o el platino, que se emplean en los electrodos de los electrolizadores. “No podemos basar toda la producción de hidrógeno global en estos metales tan escasos”, subraya el investigador.  En este sentido, el INAM está trabajando en nuevos compuestos que remplacen los catalizadores basados en metales preciosos. “Si logramos desarrollar una alternativa barata y abundante, el hidrógeno se convertirá en una fuente de energía sostenible y asequible”, afirma José.

Un lugar para innovar (y equivocarse)

El FabLab se define como un espacio de fabricación digital orientado a la cultura del “hazlo tú mismo” (DIY) y la producción de código abierto. En el taller, los usuarios encuentran impresoras 3D de varios tipos, cortadoras láser, una fresadora de gran formato, escáneres 3D y hasta una trituradora de plástico. “Todo esto está disponible de forma gratuita; el único coste que asume el usuario es el del material que emplea para sus creaciones”, detalla  Joan Estruch, técnico responsable de las instalaciones.

El objetivo es que alumnos, profesores y grupos de investigación puedan fabricar prototipos y desarrollar sus proyectos con rapidez: “Antes, un departamento podía tardar un mes en recibir una pieza externa, y además pagar cifras muy altas. Ahora, con 80 euros de material pueden hacer muchísimas pruebas e impresiones en un plazo de días.”

Unas de la creaciones realizadas en el FabLab.

Unas de la creaciones realizadas en el FabLab. N. Hernández

Los proyectos son de lo más variado: “Hace poco, un estudiante de Química imprimió modelos de moléculas para mostrarlas de forma tangible durante la defensa de su tesis; mientras que un profesor de Informática construye soportes para cámaras de visión artificial.” Además, en el FabLab también se fomentan procesos como el reciclaje de plástico. “Tenemos una trituradora que convierte botellas y otros envases en virutas para, a partir de ahí, inyectarlas en un molde, pero estamos trabajando en ello”, relata el técnico.

Para impulsar el aprendizaje, organizan cursos de impresión 3D y está abierto a cualquier persona de la UJI. “En los talleres enseñamos lo básico y, con un poco de práctica, los usuarios cogen soltura y producen resultados cada vez más profesionales”, apunta Estruch. Otra meta es llegar a facultades menos técnicas: “La idea es que todos —sea cual sea su disciplina— puedan experimentar con la fabricación digital, desarrollar nuevas competencias y, por qué no, impulsar proyectos que acaben siendo soluciones reales en sus respectivos campos”, concluye el responsable.

El espacio ofrece la posibilidad de “ensayar y errar”, algo esencial en cualquier proceso innovador. Gracias a ello, quienes pasan por este laboratorio pueden adquirir estas competencias tecnológicas de forma práctica. “De lo contrario, —afirma el responsable— muchos comprarían una máquina económica y, ante la primera avería, la abandonarían en un rincón. Aquí, además de las máquinas, tienen un soporte técnico que les ayuda a resolver problemas”.

Como parte del ecosistema de Espaitec, FabLab no solo sirve de taller para asignaturas o trabajos de final de carrera, también conecta con la industria local y la investigación aplicada. “Ciertas empresas se han interesado en usar nuestras máquinas cuando han visto que, por un coste relativamente bajo, pueden fabricar prototipos complejos sin tener que externalizar el proceso”, concluye Estruch.