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Ingeniería mecatrónica
Ramas que conforman la ingeniería mecatrónica
Áreas del
saber
Electromagnetismo, electrónica, teoría
de circuitos, cinemática,
termodinámica, ciencia de materiales,
análisis estructural
Campo de
aplicación
Microcontroladores y
Microprocesadores, análisis de
circuitos, procesos de fabricación,
vehículos motorizados, robótica,
Automatización
Reconocida
en
Colombia, España, México, Chile,1
Ecuador, Brasil,2 3 4 Alemania,
Etiopía,Génova, entre otros.
Subárea de ingeniería mecánica, ingeniería
electrónica, ingeniería de control,
ingeniería informática, ingeniería
eléctrica
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La Ingeniería Mecatrónica es una disciplina que une sinérgicamente la ingenieríamecánica, ingeniería electrónica, ingeniería de control e ingeniería informática; la cualsirve para diseñar y desarrollar productos que involucren sistemas de control para eldiseño de productos o procesos inteligentes, lo cual busca crear maquinaria máscompleja para facilitar las actividades del ser humano a través de procesoselectrónicos en la industria mecánica principalmente. Debido a que combina varias
ingenierías en una sola, su punto fuerte es la versatilidad.5 6
Índice
1 Definición2 Áreas del conocimiento3 Campo ocupacional4 Historia5 Educación
6 Véase también7 Referencias
Definición
Un consenso común es describir a la mecatrónica como una disciplina integradora delas áreas de mecánica, electrónica e informática cuyo objetivo es proporcionarmejores productos, procesos y sistemas. La mecatrónica no es, por tanto, una nuevarama de la ingeniería, sino un concepto recientemente desarrollado que enfatiza lanecesidad de integración y de una interacción intensiva entre diferentes áreas de laingeniería.
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 deprecisión, de la electrónica, del control automático y de los sistemas para el diseñode productos y procesos", la cual busca crear maquinaria más compleja para facilitarlas actividades del ser humano a través de procesos electrónicos en la industriamecánica principalmente. Existen, claro está, otras versiones de esta definición, pero ésta claramente enfatiza que la mecatrónica está dirigidaa las aplicaciones y al diseño.
Por otro lado, más allá de las cuestiones técnicas, la mecatrónica también se ha adoptado como una disciplina científica aplicada, en la cual sehace modelado, análisis, síntesis y control de sistemas de naturaleza multidominio y se ha tratado de homogeneizar la ciencia para este tipo desistemas. Algunos ejemplos de aspectos teóricos cuyo objeto de estudio son los sistemas mecatrónicos desde un enfoque abstracto son elmodelado por bond graph, los sistemas hamiltonianos con puertos, las técnicas de control basadas en la energía como lo es el moldeo deenergía, el diseño óptimo de estructura y control, y más recientemente a un grado más de integración como lo son los sistemas híbridos.
Áreas del conocimiento
La mecatrónica nace para suplir tres necesidades latentes; la primera, encaminada a automatizar la maquinaría y lograr así procesosproductivos 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 casiimposible lograr que tanto mecánica como electrónica manejaran los mismos términos y procesos para hacer o reparar equipos.
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Un ingeniero en mecatrónica es un profesional con amplio conocimiento teórico, práctico y multidisciplinario capaz de integrar y desarrollarsistemas automatizados y/o autónomos que involucren tecnologías de varios campos de la ingeniería. Este especialista entiende sobre elfuncionamiento de los componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos y computacionales de los procesos industriales, y tiene comoreferencia 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
Como ingeniero mecatrónico se capacita para:
Diseñar, construir e implementar productos y sistemas mecatrónicos para satisfacer necesidades emergentes, bajo el compromiso éticode su impacto económico, social, ambiental y político.
Generar soluciones basadas en la creatividad, innovación y mejora continua de sistemas de control y automatización de procesosindustriales.
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, controladoreslógicos 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, sistemaselectromecánicos.
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 porcomputadora (CAD), manufactura integrada por computadora (CAM), elemento finito (CAE), análisis y síntesis de mecanismos,
diseño de elementos de máquinas, neumática e hidraúlica, 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 enalgún 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 darácomo resultado patentes y publicaciones científicas.
Campo ocupacional
El campo ocupacional actual del ingeniero en mecatrónica está 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 incidencialos 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
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Manufactura flexible: empresas dedicadas a la fabricación de sistemas y componentes eléctricos o electrónicos. Empresas dedicadas aintegrar 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.11
Historia
La mecatrónica tiene como antecedentes inmediatos a la investigación en el área de cibernética realizada en 1936 por Alan Turing, en 1948por 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 BedfordAssociates en 1968.
En 1969, Tetsuro Mori, ingeniero de la empresa japonesa Yaskawa Electric Co., acuña el término mecatrónica, y en 1971 se le otorga elderecho 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 puertasautomáticas, 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 lossistemas mecánicos para mejorar su desempeño. Las máquinas de control numérico y los robots se volvieron más compactos, mientras quelas aplicaciones automotrices como los mandos electrónicos del motor y los sistemas anticerrado y frenando se hicieron extensas. Por los añosnoventa, se agregó la tecnología de comunicaciones, creando productos que podían conectarse en amplias redes. Este avance hizo posiblesfunciones como la operación remota de manipuladores robóticos. Al mismo tiempo, se están usando novedosos microsensores ymicroactuadores en nuevos productos. Los sistemas microelectromecánicos como los diminutos acelerómetros de silicio que activan las bolsasde aire de los automóviles.
Educación
En muchos países hay instituciones que ofrecen carreras de pregrado y posgrado en mecatrónica como lo son Nueva Zelanda, Australia12
Canadá,13 14 Argentina15 Chile,16 17 Brasil,18 19 20 Colombia,21 Perú,22 23 24 25 Ecuador,26 27 28 29 Paraguay,30 Venezuela31 República
Checa, Dinamarca,32 Francia,33 Alemania,34 35 Honduras,36 Hungria,37 India, Iran,38 Irlanda,39 Islandia,40 Japon, Jordania,41 Malasia,42
México,43 44 45 46 47 48 Noruega,49 Pakistán,50 51 Polonia,52 Portugal,53 Singapur, Eslovenia, Sudáfrica, Suecia,54 Turquía, Reino Unido,55
Estados Unidos,56 57 58 59 Costa Rica,60 El Salvador61 , República Dominicana .62 Y Guatemala63
Véase también
Ingeniería de control
Ingeniería de computación
Electrónicaingeniería electrónica
MecánicaIngeniería mecánica
ingeniería electromecánica
Referencias
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