Ingeniería mecánica

La ingeniería mecánica es una rama de la ingeniería, que aplica las ciencias exactas, específicamente los principios físicos termodinámica, mecánica, ciencia de materiales, mecánica de fluidos y análisis estructural para el diseño y análisis de diversos elementos usados en la actualidad, tales como maquinarias con diversos fines (térmicos, hidráulicos, de transporte, de manufactura), así como también de sistemas de ventilación, vehículos motorizados terrestres, aéreos y marítimos, entre otras aplicaciones.

                                                                      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.) ha influido profundamente en la mecánica occidental y Heron de Alejandría (c. 10-70 d. C.), creó la primera máquina de vapor.^[1] 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 puediese encontrar en los relojes de la Europa medieval, así como la primera cadena de transmisión.^[2]
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 Jaziri, 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.^[3]
Un hito importante en la creación de la ingeniería mecánica sucedió en Inglaterra durante el sigle 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 soportaran 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.^[4] 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). [4] 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.^[5]

 Latinoamérica

México
Cuando los españoles habían llegado a México en la conquista, los aztecas ya habían construido varias obras ingenieriles, como por ejemplo varios diques que protegía a Tenochtitlan del Lago de Texcoco en caso de posibles inundaciones. Estas construcciones fueron destruidas por los conquistadores.^[6]
En 1551 fue fundada la Real y Pontificia Universidad de México, sin embargo, los egresados eran religiosos, profesionales y académicos de la teología, derecho y medicina. Los ingenieros provenían de Europa para realizar las obras.
A finales del siglo XIX comenzó la industrialización en México. Con la llegada del ferrocarril, y la explotación de las minas, el país sufrió un avance tecnológico. Esto se sumó a la explotación del petróleo, que necesitaba maquinaria para la perforación y para el transporte del crudo, además de la construcción de refinerías y oleoductos.
En 1972 se fundó el Real Seminario de Minería en México, considerada la primera escuela de ingenieros de Latinoamérica.^[7]
Chile
La primera central eléctrica fue la Central hidroeléctrica de Chivilingo, construida en Lota entre los años 1896 y 1897, para las minas de carbón de la zona.^[8] Fue construida mientras Isidora Goyenechea tenía al mando la conducción de las minas, luego del fallecimiento de su esposo Luis Cousiño.
Francisco González Villalobos, es el primer ingeniero mecánico titulado en Chile, egresado de la Universidad Técnica Federico Santa María en 1940,^[9] motivo por el cual tuvo la responsabilidad de convertirse en el especialista pionero en el país. En 1956 se creó la carrera de ingeniería mecánica en la Universidad de Concepción, la segunda ingeniería de dicha universidad, egresando la primera generación el año 1962. En el año 1965 se cambia el nombre por el de ingeniería civil mecánica.^[10] En 1966 se comenzó a dictar la carrera de ingeniería civil mecánica en la Universidad de Chile, y egresando la primera generación en 1970.^[11]

 Herramientas computacionales

Prototipo de suspensión y dirección modelado en computadora.

Debido a la complejidad creciente de los análisis que se realizan en todas las ramas de la Ingeniería Mecánica, el cálculo asistido por ordenador 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.

Mitsubishi L 200

diseño también para el tiempo libre. Independientemente del hobby que se tenga, el L 200 nunca se queda pequeño. Incluso ofrece espacio suficiente para motocicletas, quads y otras máquinas, pudiendo protegerse los objetos valiosos si se coloca el techo duro desmontable. Si hace buen tiempo una lona resulta la cobertura más práctica. El L 200 acertó desde el principio con el gusto de los clientes, su robusta estructura con el potente motor tuvo una gran aceptación. Sólo tres años después se lanzó al mercado un nuevo modelo con un lavado de cara, destinado a satisfacer aún más las necesidades del cliente y a alcanzar mayores cifras de ventas.
El último L 200, incluido también en el programa actual de Mitsubishi, ofrece 5 asientos, uno más que su antecesor, y por fin, espacio suficiente para los pasajeros. El diseño del L 200 ha sido remodelado una vez más y el motor turbodiesel de 2,5 litros es todavía más potente. La nieve y el hielo dejan de representar un problema para el todoterreno. Sus demás propiedades contradicen en parte a las del L 300, la primera camioneta de Mitsubishi. Su elevado precio de compra se ve compensado por los bajos costes de reparación. Si bien presenta un buen comportamiento en carretera, como el L 300, a veces, la dirección reacciona de forma algo imprecisa en tramos rectos. El consiguiente aumento del radio de giro es inevitable, lo que, añadido a su tamaño, dificulta el aparcamiento.

Mitsubishi L 300

El L 300 es la primera camioneta de la marca Mitsubishi. Opcionalmente también se ofrece como minibús con 8 ó 9 plazas. Ambos poseen una amplia superficie de carga, la camioneta por definición y en el minibús simplemente desplazando el asiento trasero hacia delante o hacia atrás. Cabe la posibilidad de ampliar aún más el espacio plegando el respaldo, consiguiendo así una superficie plana de dos metros de longitud. Igual de prácticas resultan las dos puertas corredizas del L 300. Su pequeño radio de giro con dirección asistida permite un aparcamiento sencillo. El cambio en el volante, aunque poco convencional, resulta muy fácil de manejar.
El módico precio de compra del L 300 le concede todavía más puntos positivos. Gracias a la calidad de los materiales y al acabado rara vez se producen fallos. Sin embargo, las posibles reparaciones pueden resultar algo caras. A los altos precios de los recambios se le suma su difícil disponibilidad. Otros inconvenientes del L 300 son su sensibilidad al viento lateral y el compartimento del motor debajo del asiento del conductor. La falta de dispositivos de apoyo dificulta los trabajos más sencillos como medir el nivel de aceite. Con todo y con eso, el L 300 resulta una buena opción de compra como monovolumen familiar o camioneta con una buena relación calidad/precio.

PARTES DEL MOTOR L200,L,300

COMO FUNCIONA LA DIRECCION HIDRÁULICA

La dirección hidráulica es uno de los avances tecnológicos más sustanciales que han ocurrido en la historia automotriz.

Su principal virtud es que el conductor no debe realizar una fuerza exagerada sobre el volante, lo que permite reaccionar frente a imprevistos y efectuar con facilidad maniobras a bajas velocidades.

El sistema de dirección hidráulica funciona a través de un bomba, que presuriza un fluido líquido y es enviado por tubos y mangueras a la caja de dirección.

En su interior, se ubican sellos que al recibir esta presión impulsan a las varillas de acoplamiento, que unen la caja de dirección con las ruedas. Todo esto se activa únicamente cuando el motor del automóvil está encendido.

Las direcciones hidráulicas comunes poseen mejor control a la hora de estacionarse ya que no demandan esfuerzo alguno, en cambio a altas velocidades requiere un control mayor del volante.

Entonces, el desafío para las firmas fue crear una dirección que se adaptara a las distintas condiciones de manejo. Una de las primeras respuestas a este conflicto son los sistemas de dirección Evo, que significa Dirección de Orificio Electrónicamente Variable. Este sistema disminuye la presión que pasa por la válvula y así se restringe la asistencia al sistema de dirección.

Posterior a la incorporación de este sistema, la filial Delphi de GM creó el sistema Magnasteer, incorporado después en la línea Cadillac. El mecanismo ocupa un fuerte campo magnético variable, que se ubica alrededor del mecanismo de dirección.

El campo magnético aumentará o disminuirá su fuerza según los requerimientos del conductor y creará una resistencia adecuada al movimiento de la dirección.

Así se mejora el control a altas velocidades y durante el tránsito pesado, y el campo magnético disminuirá o desaparecerá de tal forma que la asistencia de la dirección dará suavidad a su operación.

El modelo Opel Astra, por ejemplo, posee una bomba movida por medio de un motor eléctrico y que forma un solo conjunto con la caja de dirección. La ventaja de este sistema es que no necesita tubos o mangueras tan largos. Además, la asistencia crece en la dirección hidráulica.