viajes espaciales

Los viajes espaciales difieren de los habituales desplazamientos sobre la superficie terrestre por un detalle fundamental: estos últimos se efectúan bajo la acción de la fuerza de gravedad  terrestre cuyo valor es siempre el mismo.

Este concepto se aclara recordando que los movimientos de un tren, un auto, una bicicleta o un avión se realizan siempre a idéntica distancia del centro de la Tierra, salvo muy pequeñas variaciones que carecen de importancia. Son desplazamientos cuya dirección forma ángulo recto con el radio del planeta y, por consiguiente, la fuerza de atracción gravitacional que sufren es permanentemente idéntica.

En un viaje espacial, la dirección del movimiento forma con el radio de la Tierra un ángulo distinto del recto. Si se asciende verticalmente para alcanzar grandes alturas (varios cientos de kilómetros) el valor del ángulo será cero, puesto que el vehículo se aleja en la dirección de uno de los radios.

Claro está que para que esto sea posible se debe vencer la fuerza de atracción terrestre. Véase, por ejemplo, lo que ocurre con los cuerpos que llegan a la Tierra desde el espacio:cuando chocan con la superficie, la velocidad que traen es similar a la que tendrían si provinieran de una distancia infinita. Esa misma velocidad adquirida por el objeto que se precipita, pero aplicada en sentido contrario, es la que necesita un cuerpo para vencer la fuerza de gravedad, escapar de la atracción del planeta y desplazarse hasta una distancia teóricamente infinita. Esta velocidad se denomina velocidad de escape o velocidad parabólica.

La máquina de vapor

La primera máquina térmica eficiente fue la máquina de vapor, desarrollada en el siglo XVIII para bombear agua de las minas en Inglaterra.

Es una máquina de combustión externa; esto quiere decir que la combustión se produce fuera del lugar donde se realiza el trabajo.

El resultado obtenido es el movimiento de algún elemento (una rueda, generalmente). Es decir, a partir del calor generado en la caldera se obtiene energía cinética que luego se transforma en otras formas de energía, trabajo, etc.

Las centrales térmicas utilizan como combustible fuel-oil o gas (centrales térmicas convencionales) o uranio (centrales nucleares). En ellas, el vapor producido en la caldera mueve una turbina que hace girar el generador.

Herramientas computacionales

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.

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. 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.

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:

• 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

Las Máquinas

 

Una máquina es un conjunto de piezas o elementos inmoviles y fijos cuyo posibilita funcionamiento aprovechar, dirigir, regular o transformar energía o realizar un trabajo con un fin indeterminado. Se denomina maquinaria (del latín machinarĭus) al conjunto de máquinas que se aplican para un mismo fin y al mecanismo que da movimiento a un dispositivo.

Informe De La Ingenieria En El Siglo Xx

A comienzos del siglo XX la Revolución Industrial iniciada en Gran Bretaña se había expandido al resto del mundo occidental (incluido Japón), pero en ningún país ofrecían las posibilidades que daba los Estados Unidos. Los Estados Unidos emergían como el líder industrial mundial, dándole prioridad a la aplicación de la tecnología.
El desarrollo de nuevos equipos de construcción por los ingenieros mecánicos, amplió las posibilidades del ingeniero civil. El automóvil creó la necesidad de una red vial y el vínculo entre el ingeniero eléctrico y el mecánico, llevó a mejorar la generación, transformación y distribución de energía eléctrica.
En el transcurso del siglo XX los ingenieros hicieron una enorme contribución mejorando con sus proyectos de innovación tecnológica la calidad de vida de la humanidad.
En la primera mitad del siglo XX, la que va hasta 1945, los desarrollos en todos los campos de la ingeniería fueron espectaculares: en la ingeniería química, los éxitos alcanzados en la producción masiva de fibras sintécticas, anilinas, productos farmacéuticos, caucho sintético, etcétera. La ingeniería civil se vio favorecida con el descubrimiento de nuevos materiales como el concreto reforzado y el concreto pretensado, que junto con las estructuras metálicas y el uso del aluminio permitieron la construcción de los impresionantes rascacielos que identifican el perfil de ciudades como Nueva York. Hecho notable es la construcción del canal de Panamá, iniciado por franceses, abandonado por mil problemas que surgieron durante su construcción y finalizado en 1914 por los americanos.
Con la aparición del automóvil se requirió la gasolina, usada por ya un millón de vehículos. Otra fracción del petróleo, denominado en esa época el “gasóleo”, se empezó a consumir en los barcos en 1910 sustituyendo al carbón cuando el almirante Fisher hizo su uso obligatorio en los barcos de la flota británica.

LA INGENIERÍA ES UNA PROFESIÓN ENTRETENIDA

En los últimos cuatro años me ha correspondido dictar una charla conferencia a los nuevos alumnos que ingresan a estudiar Ingeniería. En dicha charla, acompañado con los académicos de la Escuela, les hacemos ver a los alumnos, que en el transcurso del siglo XX los ingenieros hicieron una enorme contribución mejorando con sus proyectos de innovación tecnológica la calidad de vida de la humanidad. Efectuamos un primer análisis introspectivo para que tengan una mejor comprensión de las razones por las cuales han elegido estudiar ingeniería en sus distintas especialidades.

Junto con darles una bienvenida tratamos de que se encienda en los alumnos la motivación por esta profesión y provocamos una mirada introspectiva para lograr una primera convicción en ellos, de que todo ingeniero, desde el inicio de su formación, siempre dirige su creatividad a la “acción y el cambio” y realizando proyecto tras proyecto resulta un aprendizaje muy entretenido.

“M.Sc. Oscar Contreras R.”