Ingeniera mecnicaLa ingeniera mecnica es una rama de la ingeniera que aplica las ciencias exactas, especficamente los principios fsicos de la termodinmica, la mecnica, la ciencia de materiales, la mecnica de fluidos y el anlisis estructural, para el diseo y anlisis de diversos elementos usados en la actualidad, tales como maquinarias con diversos fines (trmicos, hidrulicos, de transporte, de manufactura), as como tambin de sistemas de ventilacin, vehculos motorizados terrestres, areos y martimos, entre otras aplicaciones.

Los principales mbitos generales desarrollados por ingenieros mecnicos incluyen el desarrollo de proyectos en el mbito de la ingeniera industrial que tengan por objeto la construccin, reforma, reparacin, conservacin, demolicin, fabricacin, instalacin, montaje o explotacin de: estructuras, equipos mecnicos, instalaciones energticas, instalaciones y plantas industriales y procesos de fabricacin.

Otras definicionesLa ingeniera mecnica es un campo muy amplio que implica el uso de los principios de la fsica para el anlisis, diseo, fabricacin de sistemas mecnicos. Tradicionalmente, ha sido la rama de la ingeniera que mediante la aplicacin de los principios fsicos, ha permitido la creacin de dispositivos tiles, como utensilios y mquinas. Los ingenieros mecnicos usan principios como el calor, las fuerzas, la conservacin de la masa y la energa para analizar sistemas fsicos estticos y dinmicos, contribuyendo a disear objetos. La ingeniera mecnica es la rama que estudia y desarrolla las mquinas, equipos e instalaciones, considerando siempre los aspectos ecolgicos y econmicos para el beneficio de la sociedad. Para cumplir con su labor, la ingeniera mecnica analiza las necesidades, formula y soluciona problemas tcnicos mediante un trabajo multidisciplinario y se apoya en los desarrollos cientficos, traducindolos en elementos, mquinas, equipos e instalaciones que presten un servicio adecuado, mediante el uso racional y eficiente de los recursos disponibles.

Archivo:Triple expansin engine animation.gif Sistema termodinmico tpico 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 ingeniera mecnica usualmente se encuentra:

Clculo diferencial e integral, lgebra lineal y ecuaciones diferencialesEsttica y dinmicaTermodinmica, Transferencia de calorDibujo tcnico, diseo mecnico, diseo y fabricacin asistida por computadoraCiencia de materialesMecnica de fluidosTecnologa mecnicaAnlisis numrico, mtodo de los elementos finitosTurbo mquinasTeora de controlAdems incluye conocimientos bsicos de electrnica y electricidad, qumica y conceptos de la ingeniera civil.

Campos de accinLos campos de la ingeniera mecnica se dividen en una cantidad extensa de sub disciplinas. Muchas de las disciplinas que pueden ser estudiadas en Ingeniera mecnica pueden tratar temas en comn con otras ciencias de la ingeniera. Un ejemplo de ello son los motores elctricos que se solapan con el campo de los ingenieros elctricos o la termodinmica que tambin es estudiada por los ingenieros qumicos.

Los campos que abarca son muy diversos pero los ms generales seran:

Mecnica de slidos: esttica y dinmica (tpicamente estructuras y mquinas)Mecnica de fluidosEnergaFabricacinProduccinMateriales

HistoriaLas aplicaciones de esta ingeniera se encuentran en los archivos de muchas sociedades antiguas de todo el mundo. En la antigua Grecia, las obras de Arqumedes (287 a. C.-212 a. C.) ha influido profundamente en la mecnica occidental y Heron de Alejandra (c. 10-70 d. C.), cre la primera mquina de vapor.[1] En China, Zhang Heng (78-139 d. C.) mejora un reloj de agua e invent un sismmetro, y Ma Jun (200-265 d. C.) invent un carro con diferencial de engranajes. El ingeniero chino Su Song (1020-1101 d. C.) incorpor un mecanismo de escape en su torre del reloj astronmico dos siglos antes de que cualquier fuga se pudiese encontrar en los relojes de la Europa medieval, as como la primera cadena de transmisin.[2]

Durante los siglos VIII al XV, en la era llamada edad de oro islmica, se realizaron notables contribuciones de los musulmanes en el campo de la tecnologa mecnica. Al Jazar, quien fue uno de ellos, escribi su famoso "Libro del Conocimiento de ingeniosos dispositivos mecnicos" en 1206, en el cual present muchos diseos mecnicos. Tambin es considerado el inventor de tales dispositivos mecnicos que ahora forman la base de mecanismos, tales como rboles de levas y cigeal.[3]

Un hito importante en la creacin de la ingeniera mecnica sucedi en Inglaterra durante el siglo XVII cuando Sir Isaac Newton formul las tres Leyes de Newton y desarroll el clculo. Newton fue reacio a publicar sus mtodos y leyes por aos, pero fue finalmente persuadido a hacerlo por sus colegas, tal como Sir Edmund Halley, para el beneficio de toda la humanidad.

Desarrollo de la ingeniera mecnicaHistricamente, esta rama de la ingeniera naci en respuesta a diferentes necesidades que fueron surgiendo en la sociedad. Se requera 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. Tambin fue necesario encontrar una nueva manera de hacer funcionar las mquinas, ya que en un principio utilizaban fuerza humana o fuerza animal. La invencin de mquinas que funcionan con energa proveniente del vapor, del carbn, de petroqumicos (como la gasolina) y de la electricidad trajo grandes avances, dando origen a la Revolucin Industrial a mediados del siglo XVIII. Ms adelante surgira la produccin en serie.

A principios del siglo XIX en Inglaterra, Alemania y Escocia, el desarrollo de herramientas de maquinaria llev a desarrollar un campo dentro de la ingeniera en mecnica, suministro de mquinas de fabricacin y de sus motores.[4] En los Estados Unidos, la American Society of Mechanical Engineers (ASME) se form en 1880, convirtindose en la tercera sociedad de profesionales de ingeniera, despus 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 enseanza de la ingeniera son la Academia Militar de Estados Unidos en 1817, una institucin conocida ahora como la Universidad de Norwich en 1819, y el Instituto Politcnico Rensselaer en 1825. La educacin en ingeniera mecnica se ha basado histricamente en una base slida en matemticas y la ciencia

Herramientas computacionalesDebido a la complejidad creciente de los anlisis que se realizan en todas las ramas de la Ingeniera Mecnica, el clculo asistido por ordenador, iniciado por Pierre Bzier en 1968, ha ido adquiriendo siempre mayor protagonismo. Se ha producido una evolucin en la representacin de los sistemas fsicos, 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 informticos, y a la mejora de los programas de clculo.

En el diseo de nuevos componentes, el uso de estas herramientas permite en la mayora de los casos obtener resultados ms precisos y sobre todo una reduccin de costes al permitir analizar virtualmente el comportamiento de nuevas soluciones.

En el proceso de anlisis y diseo se utilizan herramientas de clculo como el anlisis mediante elementos finitos (FEA por sus siglas en ingls) o volmenes finitos as como tambin la dinmica de fluidos computacional (CFD). El diseo de procesos de fabricacin con ayuda de computadores (LEVA), permite que los modelos generados se puedan utilizar directamente para crear "instrucciones" para la fabricacin de los objetos representados por los modelos, mediante mquinas de control numrico (CNC) u otros procesos automatizados, sin la necesidad de dibujos intermedios.

En el campo de Anlisis y Simulacin existen asociaciones independientes que proporcionan informacin y elaboran normas de clculo. Una de las ms importante es la National Agency for Finite Element Methods and Standards (NAFEMS), organizacin sin nimo de lucro constituida por ms de 700 compaas de todo el mundo.

La ingeniera mecnica ayuda en una mejor comodidad de los contribuyentes. Los siguientes son los paquetes de software de anlisis y diseo ms extendidos:

ALGORSolid EdgeUnigraphics NXABAQUSAutocadAutodesk InventorANSYSCATIAFLUENTLabVIEWLS-DYNAMapleMSC.AdamsMSC.NastranMatlabProERADIOSSSolidWorksWorking modelWorkXPlore 3DVale la pena mencionar los software CAM (Computer Aided Manufacture) complementarios para el manejo de maquinaria asociada a la fabricacin de piezas diseadas mediante software CAD (Computer Aided Design)

AsociacionesAdems de grupos existentes dentro de universidades, existen asociaciones de ingenieros las cuales se concentran en investigar nuevas tecnologas, publicar artculos, compartir conocimientos. Otras de sus funciones son las de validar, estandarizar y crear normas.

Una de estas asociaciones es el ASME (American Society of Mechanical Engineers), la cual fue fundada en 1880 por Alexander Lyman Holley, Henry Rossiter Worthington, John Edison Sweet y Matthias N. Forney. En Estados Unidos establece los cdigos y normas de dispositivos mecnicos.

El NCEE (National Council of Examiners for Engineering), es una asociacin existente en Estados Unidos que realiza exmenes de certificacin para estudiantes del rea de ingeniera.

Por ejemplo, en Colombia se encuentran diferentes organizaciones como AIMUN (Asociacin de Ingenieros Mecnicos de la Universidad Nacional) y ACIEM (Asociacin Colombiana de Ingenieros Elctricos y Mecnicos) entre otras.