Ingeniería Mecánica.
La ingeniería mecánica
es una rama de la ingeniería que aplica las ciencias exactas, especialmente en
los principios físicos de la termodinámica, la mecánica, las ciencias de
materiales, la mecánica de fluidos y el análisis estructural que se
encarga de diseñar, construir y mejorar el análisis de nuevos elementos que
mejora todos los tipos en la parte de la mecánica y dispositivos, que se
encargan desde el sistema de ventilación hasta plantas de manufactura, máquinas
electrónicas, sistemas de transporte y otros dispositivos.
El ingeniero mecánico
necesita un amplio rango de conocimientos y habilidades desde la
termodinámica que es el equilibrio a nivel microscópico de la parte física
que estudia la acción mecánica de calor y
las restantes formas de energía, así como en la mecánica, la eléctrica hasta el
análisis estructural, magnetismo y computación.
En la parte de la ingeniería
mecánica se debe complementar todos los posibles fallos del aparato, máquina o
sistemas que pueda poseer, la optimización del espacio, donde se puede proveer
un diseño intuitivo y pueda determinar la forma más eficiente de fabricar el
aparato sin que eso signifique la calidad o funcionalidad.
Esta área es altamente requerida
en las diferentes industrias como por ejemplo en la automotriz donde se
involucra en el desarrollo del motor de
un automóvil y todos sus subsistentes, en la aeroespacial donde se desarrollan
motores y sistemas de control.
En las industrias de la biotecnología donde se
contribuyen al desarrollo de prótesis e implantes, de la ingeniería
mecánica se desempeña en otras ramas como la computación, el desarrollo de
fuentes de energías, automatización y manufactura donde juega con un papel fundamental
en la sociedad moderna, al estar involucrada en la gran mayoría de las máquinas
y aparatos que usamos en el día a día.
Historia.
Origen:
Las aplicaciones de esta
ingeniería se encuentran en los archivos de muchas sociedades antiguas de todo
el mundo. En la antigua Grecia, las obras
de Arquímedes (287 a.C.-212 a. C.)
han influido profundamente en la mecánica occidental y Herón de Alejandría (c.
10-70 d. C.), creó la primera máquina de vapor. En China,
Zhang Heng (78-139 d. C.) mejora un reloj de agua e inventó un sismómetro, y Ma Jun (200-265 d. C.) inventó un
carro con diferencial de engranajes. El ingeniero chino Su Song
(1020-1101 d. C.) incorporó un mecanismo de escape en su torre del
reloj astronómico dos siglos antes de que cualquier fuga se pudiese encontrar
en los relojes de la Europa medieval, así como la primera
cadena de transmisión.
Durante los siglos VIII al XV, en la era
llamada edad de oro islámica, se realizaron notables contribuciones de
los musulmanes en el campo de la tecnología mecánica. Al Jazari, quien fue uno de ellos, escribió su famoso
"Libro del Conocimiento de ingeniosos dispositivos mecánicos" en
1206, en el cual presentó muchos diseños mecánicos. También es considerado el
inventor de tales dispositivos mecánicos que ahora forman la base de
mecanismos, tales como árboles de levas y cigüeñal.
Un hito importante en la
creación de la ingeniería mecánica sucedió en Inglaterra durante el siglo XVII cuando Sir Isaac Newton formuló las tres Leyes de Newton y desarrolló el cálculo. Newton fue reacio
a publicar sus métodos y leyes por años, pero fue finalmente persuadido a
hacerlo por sus colegas, tal como Sir Edmund Halley, para el beneficio de toda la humanidad.
Desarrollo de la
ingeniería mecánica.
Históricamente, esta
rama de la ingeniería nació en respuesta a diferentes necesidades que fueron
surgiendo en la sociedad. Se requería de nuevos dispositivos con
funcionamientos complejos en su movimiento o que soportan grandes cantidades
de fuerza, por lo que fue necesario que esta nueva disciplina estudiara el
movimiento y el equilibrio. También fue necesario encontrar una nueva manera de
hacer funcionar las máquinas, ya que en un principio utilizaban fuerza humana o
fuerza animal. La invención de máquinas que funcionan con energía proveniente del vapor, del carbón, de petroquímicos (como la gasolina) y de la electricidad trajo grandes avances, dando origen a
la Revolución Industrial a
mediados del siglo XVIII. Más adelante surgiría la producción en serie.
A principios del siglo XIX en Inglaterra, Alemania y Escocia, el desarrollo de herramientas de maquinaria llevó a
desarrollar un campo dentro de la ingeniería en mecánica, suministro de
máquinas de fabricación y de sus motores. En los Estados Unidos, la American Society
of Mechanical Engineers (ASME) se formó en 1880, convirtiéndose
en la tercera sociedad de profesionales de ingeniería, después de la Sociedad
Americana de Ingenieros Civiles (1852) y el Instituto Americano
de Ingenieros de Minas (1871). Las primeras escuelas en los Estados Unidos para
ofrecer una enseñanza de la ingeniería son la Academia Militar de Estados
Unidos en 1817, una institución conocida ahora como la Universidad de Norwich
en 1819, y el Instituto Politécnico Rensselaer en 1825. La educación en
ingeniería mecánica se ha basado históricamente en una base sólida en matemáticas y la ciencia.
Herramientas Computacionales.
Debido a la complejidad
creciente de los análisis que se realizan en todas las ramas de la Ingeniería
Mecánica, el cálculo asistido por ordenador, iniciado por Pierre Bézier en 1968, ha ido adquiriendo siempre mayor
protagonismo. Se ha producido una evolución en la representación de los
sistemas físicos, pasando de esquematizar partes del sistema en modo aproximado
a reproducir todo el conjunto en modo detallado. Este proceso ha sido posible
en gran parte debido a la constante mejora de las prestaciones de los equipos
informáticos, y a la mejora de los programas de cálculo.
En el diseño de nuevos componentes, el uso de
estas herramientas permite en la mayoría de los casos obtener resultados más
precisos y sobre todo una reducción de costes al permitir analizar virtualmente
el comportamiento de nuevas soluciones.
En el proceso de análisis y diseño se
utilizan herramientas de cálculo como el análisis mediante elementos finitos (FEA por sus siglas
en inglés) o volúmenes
finitos así como también la dinámica de fluidos computacional
(CFD). El diseño de procesos de fabricación con ayuda de computadores (LEVA),
permite que los modelos generados se puedan utilizar directamente para crear
"instrucciones" para la fabricación de los objetos representados por
los modelos, mediante máquinas de control numérico (CNC) u otros
procesos automatizados, sin la necesidad de dibujos intermedios.
En el campo de Análisis y Simulación existen
asociaciones independientes que proporcionan información y elaboran normas de
cálculo. Una de las más importante es la National Agency for Finite
Element Methods and Standards (NAFEMS), organización sin
ánimo de lucro constituida por más de 700 compañías de todo el mundo.
Ingeniería Mecánica
31/10/2019
Adrián D. Guzmán M.
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