Ingeniería en la industrial
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ESTE ES UN QPORTE DEL COLEGIO CARLOS CISNEROS

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  • 1. Ingeniería en la industrialLa ingeniería mecánica es una rama de la ingeniería, que aplica las ciencias exactas,específicamente los principios físicos de la termodinámica, mecánica, ciencia demateriales, mecánica de fluidos y análisis estructural para el diseño y análisis dediversos elementos usados en la actualidad, tales como maquinarias con diversos fines(térmicos, hidráulicos, de transporte, de manufactura), así como también de sistemasde ventilación, vehículos motorizados terrestres, aéreos y marítimos, entre otrasaplicaciones.Áreas del conocimientoLa ingeniería mecánica es un campo muy amplio de la ingeniería que implica el uso delos principios de la física para el análisis, diseño, fabricación de sistemas mecánicos.Tradicionalmente, ha sido la rama de la ingeniería que mediante la aplicación de losprincipios físicos ha permitido la creación de dispositivos útiles, como utensilios ymáquinas. Los ingenieros mecánicos usan principios como el calor, las fuerzas y laconservación de la masa y la energía para analizar sistemas físicos estáticos ydinámicos, contribuyendo a diseñar objetos. La Ingeniería Mecánica es la rama de lasmáquinas, equipos e instalaciones teniendo siempre en mente aspectos ecológicos yeconómicos para el beneficio de la sociedad. Para cumplir con su labor, la ingenieríamecánica analiza las necesidades, formula y soluciona problemas técnicos mediante untrabajo interdisciplinario, y se apoya en los desarrollos científicos, traduciéndolos enelementos, máquinas, equipos e instalaciones que presten un servicio adecuado,mediante el uso racional y eficiente de los recursos disponibles.Sistema termodinámico típico mostrando la entrada desde una fuente de calor(caldera) a la izquierda y la salida a un disipador de calor (condensador) a la derecha. Eltrabajo se extrae en este caso por una serie de pistones.En el plan de estudios de la ingeniería mecánica usualmente se encuentra: Cálculo diferencial e integral, álgebra lineal y ecuaciones diferenciales Estática y dinámica Termodinámica, Transferencia de calor
  • 2. Dibujo técnico, diseño mecánico, diseño y fabricación asistida por computadora Ciencia de materiales Mecánica de fluidos Tecnología mecánica Análisis numérico, método de los elementos finitos Turbomáquinas Teoría de control Estructuras metálicas, cimentaciones Diseño de máquinasAdemás incluye conocimientos básicos de electrónica y electricidad, química yconceptos de la ingeniería civil.Campos de acciónLos campos de la ingeniería mecánica se dividen en una cantidad extensa de sub-disciplinas. Muchas de las disciplinas que pueden ser estudiadas en Ingeniería mecánicapueden tocar temas en comunes con otras ramas de la ingeniería. Un ejemplo de ellosson los motores eléctricos que se solapan con el campo de los ingenieros eléctricos o latermodinámica que también es estudiada por los ingenieros químicos.Los campos de la ingeniería mecánica pueden describirse de la siguiente forma: Ingeniería de producto y de manufactura Robótica industrial Mecatrónica Manufactura flexible Mecanismos inteligentes Motores híbridos Nanomáquinas Siderúrgica BiomecánicaLa ingeniería mecánica se extiende de tal forma que es capaz de abordar un problemacon la racionalización de varios factores que pueden estar afectando y que sonfundamentales para hallar determinada solución.HistoriaOrigenLas aplicaciones de esta ingeniería se encuentran en los archivos de muchas sociedadesantiguas de todo el mundo. En la antigua Grecia, las obras de Arquímedes (287 a. C.-212 d. 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.)
  • 3. 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 dossiglos antes de que cualquier fuga se puediese encontrar en los relojes de la Europamedieval, así como la primera cadena de transmisión.2Durante los siglos VIII al XV, en la era llamada edad de oro islámica, se realizaronnotables contribuciones de los musulmanes en el campo de la tecnología mecánica. AlJaziri, quien fue uno de ellos, escribió su famoso "Libro del Conocimiento de ingeniososdispositivos mecánicos" en 1206, en el cual presentó muchos diseños mecánicos.También es considerado el inventor de tales dispositivos mecánicos que ahora formanla base de mecanismos, tales como árboles de levas y cigüeñal.3Un hito importante en la creación de la ingeniería mecánica sucedió en Inglaterradurante el siglo XVII cuando Sir Isaac Newton formuló las tres Leyes de Newton ydesarrolló el cálculo. Newton fue reacio a publicar sus métodos y leyes por años, perofue finalmente persuadido a hacerlo por sus colegas, tal como Sir Edmund Halley, parael beneficio de toda la humanidad.Desarrollo de la ingeniería mecánicaHistóricamente, esta rama de la ingeniería nació en respuesta a diferentes necesidadesque fueron surgiendo en la sociedad. Se requería de nuevos dispositivos confuncionamientos complejos en su movimiento o que soportaran grandes cantidades defuerza, por lo que fue necesario que esta nueva disciplina estudiara el movimiento y elequilibrio. También fue necesario encontrar una nueva manera de hacer funcionar lasmáquinas, ya que en un principio utilizaban fuerza humana o fuerza animal. Lainvención de máquinas que funcionan con energía proveniente del vapor, del carbón,de petroquímicos (como la gasolina) y de la electricidad trajo grandes avances, dandoorigen a la Revolución Industrial a mediados del siglo XVIII. Más adelante surgiría laproducción en serie.A principios del siglo XIX en Inglaterra, Alemania y Escocia, el desarrollo deherramientas de maquinaria llevó a desarrollar un campo dentro de la ingeniería enmecánica, suministro de máquinas de fabricación y de sus motores.4 En los EstadosUnidos, la American Society of Mechanical Engineers (ASME) se formó en 1880,convirtiéndose en la tercera sociedad de profesionales de ingeniería, después de laSociedad Americana de Ingenieros Civiles (1852) y el Instituto Americano de Ingenierosde Minas (1871). [4] Las primeras escuelas en los Estados Unidos para ofrecer unaenseñanza de la ingeniería son la Academia Militar de Estados Unidos en 1817, unainstitución conocida ahora como la Universidad de Norwich en 1819, y el InstitutoPolitécnico Rensselaer en 1825. La educación en ingeniería mecánica se ha basadohistóricamente en una base sólida en matemáticas y la ciencia.5
  • 4. LatinoaméricaMéxicoCuando los españoles habían llegado a México en la conquista, los aztecas ya habíanconstruido varias obras ingenieriles, como por ejemplo varios diques que protegía aTenochtitlan del Lago de Texcoco en caso de posibles inundaciones. Estasconstrucciones fueron destruidas por los conquistadores.6En 1551 fue fundada la Real y Pontificia Universidad de México, sin embargo, losegresados eran religiosos, profesionales y académicos de la teología, derecho ymedicina. Los ingenieros provenían de Europa para realizar las obras.A finales del siglo XIX comenzó la industrialización en México. Con la llegada delferrocarril, y la explotación de las minas, el país sufrió un avance tecnológico. Esto sesumó a la explotación del petróleo, que necesitaba maquinaria para la perforación ypara el transporte del crudo, además de la construcción de refinerías y oleoductos.En 1792 se fundó el Real Seminario de Minería en México, considerada la primeraescuela de ingenieros de Latinoamérica.En 1535 se fundo la primera Escuela paraVarones que conformaba niveles de área minería, alfarería y agricultura. En 1857 secambia el nombre expedido por el presidente Benito Juarez por Escuela de Artes yOficios reconocido como técnicos mecánicos, Alfareros y agricultores. Posteriormentedurante la Revolución Mexicana, se propuso que esta escuela tendría un nivel profe-sionista , así se le cambio el nombre a Escuela de Ingenieros Mecánicos y Eléctricos, En1932 se crea la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME) que seanexo al Instituto Politécnico Nacional iniciando con la imparticion de cursos en 1936con las carreras de Ingeniería Mecánica, Ingeniería Eléctrica, Ingeniería Aeronáutica yIngeniería en Telecomunicaciones y Electrónica. Siendo la ESIME una de las escuelasmas antiguas en México en el desarrollo tecnológico en el área Mecánica-Eléctrica.7ChileLa primera central eléctrica fue la Central hidroeléctrica de Chivilingo, construida enLota entre los años 1896 y 1897, para las minas de carbón de la zona.8 Fue construidamientras Isidora Goyenechea tenía al mando la conducción de las minas, luego delfallecimiento 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 cualtuvo la responsabilidad de convertirse en el especialista pionero en el país. En 1956 secreó la carrera de ingeniería mecánica en la Universidad de Concepción, la segundaingeniería de dicha universidad, egresando la primera generación el año 1962. En elaño 1965 se cambia el nombre por el de ingeniería civil mecánica.10 En 1966 secomenzó a dictar la carrera de ingeniería civil mecánica en la Universidad de Chile, yegresando la primera generación en 1970.11
  • 5. Herramientas computacionalesPrototipo de suspensión y dirección modelado en computadora.Debido a la complejidad creciente de los análisis que se realizan en todas las ramas dela Ingeniería Mecánica, el cálculo asistido por ordenador ha ido adquiriendo siempremayor protagonismo. Se ha producido una evolución en la representación de lossistemas físicos, pasando de esquematizar partes del sistema en modo aproximado areproducir todo el conjunto en modo detallado. Este proceso ha sido posible en granparte debido a la constante mejora de las prestaciones de los equipos informáticos, y ala mejora de los programas de cálculo.En el diseño de nuevos componentes, el uso de estas herramientas permite en lamayoría de los casos obtener resultados más precisos y sobre todo una reducción decostes al permitir analizar virtualmente el comportamiento de nuevas soluciones.En el proceso de análisis y diseño se utilizan herramientas de cálculo como el análisismediante elementos finitos (FEA por sus siglas en inglés) o volúmenes finitos así comotambién la dinámica de fluidos computacional (CFD). El diseño de procesos defabricación con ayuda de computadores (LEVA), permite que los modelos generados sepuedan utilizar directamente para crear "instrucciones" para la fabricación de losobjetos 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 queproporcionan información y elaboran normas de cálculo. Una de las más importante esla National Agency for Finite Element Methods and Standards (NAFEMS), organizaciónsin ánimo de lucro constituida por más de 700 compañías de todo el mundo.