Trabajo de presentación

Ingeniería Mecánica
Tecnología E Informática
La ingeniería mecánica es una rama de la ingeniería, que aplica las
ciencias exactas, específicamente los principios físicos de la
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. Áreas del conocimiento
La ingeniería mecánica es un campo muy amplio de la ingeniería que
implica el uso de los 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 los principios físicos ha
permitido la creación de dispositivos útiles, como utensilios y máquinas.
Los ingenieros mecánicos usan principios como el calor, las fuerzas y la
conservación de la masa y la energía para analizar sistemas físicos
estáticos y dinámicos, contribuyendo a diseñar objetos. La Ingeniería
Mecánica es la rama de las máquinas, equipos e instalaciones teniendo
siempre en mente aspectos ecológicos y económicos para el beneficio de
la sociedad. Para cumplir con su labor, la ingeniería mecánica analiza las
necesidades, formula y soluciona problemas técnicos mediante un trabajo
interdisciplinario, y se apoya en los desarrollos científicos, traduciéndolos
en elementos, 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. El trabajo se extrae en este caso por una
serie de pistones.
En el plan de estudios de la ingeniería mecánica usualmente se
encuentra:
Ingeniería Mecánica | Luis Ángel Negrete Hernández
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Cálculo diferencial e integral, álgebra lineal y ecuaciones diferenciales
Estática y dinámica
Termodinámica, Transferencia de calor
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 máquinas
Además incluye conocimientos básicos de electrónica y electricidad,
química y conceptos de la ingeniería civil.
Campos de acción
Los campos de la ingeniería mecánica se dividen en una cantidad extensa
de sub-disciplinas. Muchas de las disciplinas que pueden ser estudiadas
en Ingeniería mecánica pueden tocar temas en comunes con otras ramas
de la ingeniería. Un ejemplo de ellos son los motores eléctricos que se
solapan con el campo de los ingenieros eléctricos o la termodinámica que
también es estudiada por los ingenieros químicos.
Los campos de la ingeniería mecánica pueden describirse de la siguiente
forma:
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Ingeniería de producto y de manufactura
Robótica industrial
Mecatrónica
Manufactura flexible
Mecanismos inteligentes
Motores híbridos
Nanomáquinas
Siderúrgica
Biomecánica
La ingeniería mecánica se extiende de tal forma que es capaz de abordar
un problema con la racionalización de varios factores que pueden estar
afectando y que son fundamentales para hallar determinada solució
Origen
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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 d. C.) ha influido profundamente en
la mecánica occidental y Heron 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 puediese
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 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.
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
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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. 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
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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.
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