INGENIERÍA POR TIPO - MECÁNICA

La ingeniería de mantenimiento es una rama de la ingeniería que se enfoca en la optimización de equipos, procedimientos y presupuestos para lograr una mejor mantenibilidad, fiabilidad de sistemas y disponibilidad de los equipos. También permite definir estrategias de control y mejorar los procesos dentro de la empresa de forma complementaria o independiente.¹​

Dentro de las responsabilidades de la ingeniería de mantenimiento se encuentra el análisis de equipos, estimación de costos de mantenimiento y evaluación de alternativas, asegurar la optimización de la estructura de organización para el mantenimiento, aplicación de la programas y gestión de proyectos, previsión de piezas de repuesto, evaluación de las habilidades necesarias que se requieren para el personal de mantenimiento, evaluación de los riesgos de seguridad asociados con el mantenimiento de equipos, entre otros.²​

Los ingenieros de mantenimiento deben poseer un conocimiento significativo de la estadística, probabilidad y la logística, también en los fundamentos de la operación de equipos y maquinaria del cual es responsable.¹​

La ingeniería de mantenimiento es cada vez más importante debido a las creciente demanda de equipos, sistemas, maquinarias e infraestructura. Desde la revolución industrial muchos dispositivos, equipos, maquinaria y estructuras se han vuelto más complejos, por lo que se necesita más personal y equipos tecnológicos necesarios para llevar a cabo las tareas propias del mantenimiento.

Ingeniería de materiales
Resultados de aplicar el ensayo de tracción a materiales con distinta ductilidad
Áreas del saber	Ciencia de materiales, siderurgia y metalurgia, mecánica del medio continuo, electrotecnia, termotecnia.
Campo de aplicación	Industria
Reconocida en	Mundialmente
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La ingeniería de materiales es una rama de la ingeniería que se fundamenta en las relaciones propiedades-estructura y diseña o proyecta la estructura de un material para conseguir un conjunto predeterminado de propiedades. Esta ingeniería está muy relacionada con la mecánica y la fabricación.

Los objetivos del ingeniero de materiales son dominar al máximo nivel las técnicas avanzadas de producción y transformación de los materiales y ser capaz de contribuir al desarrollo de materiales nuevos y de nuevos procesos de producción. En el mundo cambiante de las nuevas tecnologías del siglo XXI, el Ingeniero de Materiales va a ser un agente imprescindible en la selección de materiales para todas las áreas de la ingeniería y en particular en el mundo del diseño.

La ingeniería de materiales es un título académico reconocido en todo el mundo y que se dedica al diseño, fabricación y comportamiento de todo tipo de componentes y estructuras, utilizando tanto materiales tradicionales como de nuevo diseño. Los coches, la ropa y el calzado, el equipo deportivo, los ordenadores o las prótesis y dispositivos biomédicos se fabrican con materiales cada vez más modernos, incluso basados en la nanotecnología. En estos campos, como en muchos otros, un nuevo material ha sido la clave que ha permitido desarrollar nuevos productos y aplicaciones. Así ha sucedido con los materiales compuestos en aeronáutica y en el deporte de alta competición.

La ingeniería de materiales es la base de los avances tecnológicos que han transformado nuestra sociedad, por lo que el ingeniero de materiales en uno de los perfiles más demandados en todo el mundo para la investigación, el desarrollo y la innovación, siendo un profesional de futuro en la industria. En conjunto, la ingeniería de materiales es una de las nuevas ingenierías del siglo XXI que está diseñada para lograr una sociedad del bienestar más sostenible y eficiente.

Historia de la ingeniería de materiales en España[editar]

En España la carrera de Ingeniería de Materiales fue introducida por la Universidad Politécnica de Madriddespués de su aprobación en el BOE, el 6 de septiembre de 1994, gracias sobre todo al trabajo y dedicación de su principal impulsor, el ingeniero y físico Manuel Elices. Esta carrera, fundamentalmente orientada hacia los materiales estructurales, se imparte en otras 14 universidades españolas.

En España[editar]

Existen varias titulaciones universitarias:

• Grado en Ingeniería de los Materiales (4 años y 6 meses)
• Título europeo de Ingeniería de Materiales (5 años)
• Especialización de segundo ciclo como Ingeniero de Materiales (2 años)

En América Latina[editar]

• Ingeniero de Materiales (5 años)

Materiales en ingeniería[editar]

La técnica del hormigón está muy desarrollada permitiendo soluciones muy complejas. En este puente sobre el río Almonte, España.

La ciencia de materiales clasifica a todos los materiales en función de sus propiedades y su estructura atómica. Son los siguientes:

• metales
• cerámicos
• polímeros
• materiales compuestos
• semiconductores

Algunos libros hacen una clasificación más exhaustiva, aunque con estas categorías cualquier elemento puede ser clasificado.

En realidad en la ciencia de materiales se reconocen como categorías únicamente los metales, los materiales cerámicos y los polímeros, cualquier material puede incluirse en una de estas categorías, así pues los semiconductores pertenecen a los materiales cerámicos y los materiales compuestos no son más que mezclas de materiales pertenecientes a las categorías principales.

Sectores industriales[editar]

Entre los sectores industriales más importantes que emplean a profesionales de la ingeniería de materiales se encuentran:

• Industria automovilística, de transporte ferroviario, aeronáutico y aeroespacial
• Sustitución de materiales e ingeniería de productos
• Garantía de calidad y fiabilidad de materias primas, procesos industriales y productos
• Sector de producción de la energía
• Electrónica y telecomunicaciones
• Sector biosanitario

Competencias[editar]

Una de las técnicas de fabricación relacionada con esta ingeniería es el moldeo de lingotes.

Entre sus competencias, destacan las siguientes:

• Diseño, desarrollo y selección de materiales para aplicaciones específicas
• Realización de estudios de caracterización, evaluación y certificación de materiales según sus aplicaciones
• Diseño y desarrollo de procesos de producción y trasformación de materiales
• Inspección y control de calidad de los materiales y sus procesos de producción, transformación y utilización
• Definición, desarrollo, elaboración de normativas y especificaciones relativas a los materiales y sus aplicaciones
• Diseño, cálculo y modelización de los aspectos materiales de elementos, componentes mecánicos, estructuras y equipos
• Evaluación de la seguridad, durabilidad y vida en servicio de los materiales
• Diseño, desarrollo y control de procesos de recuperación, reutilización y reciclado de materiales
• Dirección de industrias relacionadas con los puntos anteriores
• Dictámenes, peritaciones e informes en relación con los puntos anteriores
• Gestión económica y comercial en relación con los puntos anteriores
• Ejercicio de la docencia en los casos y términos previstos en la normativa correspondiente.

ingeniería mecatrónica es una disciplina que sirve para diseñar robots y a los productos que involucren a sistema de control para el diseño de productos o procesos inteligentes, lo cual busca crear maquinaria más compleja para facilitar las actividades del ser humano a través de procesos electrónicos en la industria mecánica, principalmente. Esta disciplina une la ingeniería mecánica, ingeniería electrónica, ingeniería de controle ingeniería informática. Debido a que combina varias ingenierías en una sola, su punto fuerte es la versatilidad.

Un consenso común es describir a la mecatrónica como una disciplina integradora de las áreas de mecánica, electrónica e informática cuyo objetivo es proporcionar mejores productos, procesos y sistemas industriales. La mecatrónica no es, por tanto, una nueva rama de la ingeniería, sino un concepto recientemente desarrollado que enfatiza la necesidad de integración y de una interacción intensiva entre diferentes áreas de la ingeniería.

Con base en lo anterior, se puede hacer referencia a la definición propuesta por J. A. Rietdijk: "mecatrónica es la combinación sinérgica de la ingeniería mecánica de precisión, de la electrónica, del control automático y de los sistemas para el diseño de productos y procesos", la cual busca crear maquinaria más compleja para facilitar las actividades del ser humano a través de procesos electrónicos en la industria mecánica principalmente. Existen, claro está, otras versiones de esta definición, pero ésta claramente enfatiza que la mecatrónica está dirigida a las aplicaciones y al diseño.

La mecatrónica nace para suplir tres urgentes necesidades latentes; la primera, encaminada a automatizar la maquinaría y así lograr procesos productivos ágiles y confiables; la segunda crear productos inteligentes, que respondan a las necesidades del mundo moderno; y la tercera, por cierto muy importante, armonizar entre los componentes mecánicos y electrónicos de las máquinas, ya que en muchas ocasiones, era casi imposible lograr que tanto mecánica como electrónica manejaran los mismos términos y procesos para hacer o reparar equipos.

Un ingeniero en mecatrónica es un profesional con amplio conocimiento teórico, práctico y multidisciplinario capaz de integrar y desarrollar sistemas automatizados y/o autónomos que involucren tecnologías de varios campos de la ingeniería. Este especialista entiende sobre el funcionamiento de los componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos y computacionales de los procesos industriales, y tiene como referencia el desarrollo sostenible.

Tiene la capacidad de seleccionar los mejores métodos y tecnologías para diseñar y desarrollar de forma integral un producto o proceso, haciéndolo más compacto, de menor costo, con valor agregado en su funcionalidad, calidad y desempeño. Su enfoque principal es la automatización industrial, la innovación en el diseño y la construcción de dispositivos y máquinas inteligentes.⁷​

Un ingeniero mecatrónico se capacita para:

• Diseñar, construir e implementar productos y sistemas mecatrónicos para satisfacer necesidades emergentes, bajo el compromiso ético de su impacto económico, social, ambiental y político.

• Generar soluciones basadas en la creatividad, innovación y mejora continua de sistemas de control y automatización de procesos industriales.

• Apoyar a la competitividad de las empresas a través de la automatización de procesos.

• Evaluar, seleccionar e integrar dispositivos y máquinas mecatrónicas, tales como robots, tornos de control numérico, controladores lógicos programables, computadoras industriales, entre otros, para el mejoramiento de procesos industriales de manufactura.
• Dirigir equipos de trabajo multidisciplinario.⁸​

En el plan de estudios de la ingeniería mecatrónica usualmente se encuentra:

• Matemáticas: lógica matemática y conjuntos, cálculo diferencial e integral, álgebra lineal, cálculo vectorial, ecuaciones diferenciales, variable compleja, probabilidad y estadística, métodos numéricos.
• Física: mecánica clásica, electricidad y magnetismo, termodinámica, óptica, estática, cinemática y dinámica de cuerpo rígido, mecánica de fluidos.
• Eléctrica y electrónica: electrónica digital, electrónica analógica, filtros electrónicos, circuitos eléctricos en el dominio del tiempo y frecuencia, sistemas embebidos, procesamiento digital de señales, electrónica de potencia, sensores y actuadores, sistemas electromecánicos.
• Computación: programación estructurada, programación orientada a objetos, sistemas en tiempo real, programación concurrente, simulación de sistemas.
• Ingeniería mecánica: ciencia e ingeniería de materiales, mecánica de materiales, procesos de manufactura, diseño asistido por computadora (CAD), manufactura integrada por computadora (CAM), elemento finito (CAE), análisis y síntesis de mecanismos, diseño de elementos de máquinas, neumática e hidráulica, vibraciones mecánicas, mantenimiento preventivo y correctivo.
• Control automático: sistemas lineales enfoque clásico, sistemas lineales enfoque moderno, sistemas lineales digitales enfoque clásico y moderno, sistemas no lineales, identificación de sistemas.
• Mecatrónica: diseño mecatrónico, robótica, optimización en ingeniería, sistemas de manufactura flexible, automatización, control de sistemas mecatrónicos.
• Ingeniería industrial: contabilidad de costos, ingeniería económica, administración de empresas, administración de proyectos, investigación de operaciones, sistemas de calidad, desarrollo sustentable, tecnología y medio ambiente.
• Especialidad: el estudiante de ingeniería en mecatrónica debe tener un grupo de materias optativas que le permitan ser especialista en algún campo de aplicación de la mecatrónica. Así, si el estudiante desea continuar con estudios de posgrado o trabajar, tendrá una formación sólida. La especialidad debe contener componentes importantes de teoría y práctica, convergiendo a un proyecto que dará como resultado patentes y publicaciones científicas.

Uso útil[editar]

Entendiendo que la mecatrónica abarca disciplinas muy amplias y complejas puede decirse que tiene muchos campos de aplicación. De hecho, la mecatrónica pretende ser esa disciplina o Ingeniería en la que los productos se fabriquen teniendo en cuenta todas las ingenierías y no estando separadas como tradicionalmente. Su punto fuerte es la versatilidad para crear mejores productos, procesos o sistemas. La mecatrónica no es un concepto nuevo o una ingeniería nueva, sino la síntesis de ciertas áreas de ingeniería.

Su principal objetivo es cubrir ciertas necesidades como:

• Automatizar la maquinaria: así se consigue que sea ágil, productiva y fiable.

• Creación de productos inteligentes: que sobre todo responden a las necesidades del ser humano.

• Que haya armonía entre componentes mecánicos y electrónicos (hasta ahora la mecánica y la electrónica no manejaban los mismo términos lo que dificultaba los procesos de fabricación o reparación de diferentes equipos).

Las principales industrias que utilizan la mecatrónica son:

• Empresas de la industria de la automatización: empresas que utilizan sistemas o elementos computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos industriales.

• Empresas de la industria de manufactura flexible: aquellas que se dedican a fabricar sistemas o componentes eléctricos o electrónicos de forma automática.

Por tanto, la mecatrónica puede aplicarse a muchos campos, desde la medicina hasta la minería, pasando por la industria farmacéutica, industria mecánica, automovilística, textil, comunicaciones, alimentación, comercio… y un largo etcétera.

La fabricación de productos como robots, automóviles, órganos humanos biónicos, naves aeroespaciales, aviones, etc., están basados ya en esta disciplina.

Campo ocupacional[editar]

El ingeniero en mecatrónica puede laborar en empresas de la industria automotriz, manufacturera, petroquímica, metal-mecánica, alimentos y electromecánica, realizando sobre todo actividades de diseño, manufactura, programación de componentes y sistemas industriales y equipo especializado, así como en la promoción y activación de empresas de servicios profesionales.⁹​

• Automatización: en la gran mayoría de las empresas del sector industrial, comercial y de servicios donde se utiliza con mayor incidencia los medios electrónicos y de automatización; ejerciendo la profesión en empresas de tipo: minera, manufactura, electricidad, comercio, comunicaciones y servicios; asimismo, por cuenta propia puede desarrollar la actividad profesional en gestión de empresas, ejecutando libremente servicios específicos requeridos por los clientes.¹⁰​

• Manufactura flexible: empresas dedicadas a la fabricación de sistemas y componentes eléctricos o electrónicos. Empresas dedicadas a integrar proyectos de automatización de procesos. Área de mantenimiento de sistemas automatizados en: Industrias químicas, farmacéuticas, transformación de la madera, metal mecánica, automotriz, textil y de la confección, proceso de alimentos, sector eléctrico, empresas dedicadas a proporcionar servicios generales especializados.¹⁰​

Historia[editar]

Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada. Este aviso fue puesto el 28 de febrero de 2014.

La mecatrónica tiene como antecedentes inmediatos a la investigación en el área de cibernética realizada en 1936 por Alan Turing, en 1948 por Norbert Wiener y Morthy, las máquinas de control numérico, desarrolladas inicialmente en 1946 por George Devol, los manipuladores, ya sean teleoperados, en 1951 por Goertz, o robotizados, en 1954 por Devol, y los autómatas programables, desarrollados por Bedford Associated en 1968.

En 1969, Tetsuro Mori, ingeniero de la empresa japonesa Yaskawa Electric Co., acuña el término mecatrónica, y en 1971 se le otorga el derecho de marca. En 1982 Yaskawa permite el libre uso del término.

En los años setenta, la mecatrónica se ocupó principalmente de la tecnología de servomecanismos usada en productos como puertas automáticas, máquinas automáticas de autoservicio y cámaras "auto-focus". En este enfoque pronto se aplicaron métodos avanzados de control. En los años ochenta, cuando la tecnología de la información fue introducida, los ingenieros empezaron a incluir microprocesadores en los sistemas mecánicos para mejorar su desempeño. Las máquinas de control numérico y los robots se volvieron más compactos, mientras que las aplicaciones automotrices como los mandos electrónicos del motor y los sistemas anticerrado y frenando se hicieron extensas. Por los años noventa, se agregó la tecnología de comunicaciones, creando productos que podían conectarse en amplias redes. Este avance hizo posibles funciones como la operación remota de manipuladores robóticos. Al mismo tiempo, se están usando novedosos microsensores y microactuadores en nuevos productos. Los sistemas microelectromecánicos como los diminutos acelerómetrosde silicio que activan las bolsas de aire de los automóviles.