Sectores importantes de la industria como son la automotriz, de la transformación y actualmente la ciencia de la biomecánica, demandan ingenieros mecánicos altamente capacitados para modificar y optimizar los procesos productivos de estas empresas, mediante el aprovechamiento de las materias primas para logar la mayor transformación de la energía en trabajo, que se traduce en un producto terminado. Para lograr esto, es de suma importancia, un conocimiento profundo de la química en general, ya que esta ciencia interactúa en todos estos procesos y proporciona las bases del conocimiento para la transformación de la materia. De esta forma, se puede optimizar la combustión interna de un motor, desarrollar aceros más ligeros con una alta resistencia y de forma similar, aplicar estos materiales en la biomecánica.
Palabras clave: Ingeniero Mecánico, química, automotriz, metalurgia, biomecánica
The automotive and transformation industry, together with the relative newly science knew as biomechanics, requires mechanical engineers highly skilled to modify and improve their manufacturing process thought the raw materials optimization in order to make the highest energy transformation into work, which become to be final goods. However, to do this, it is vital to have and manage a deep knowledge of chemical issues, since it is the science that plays an important role on these industrial processes and gives the knowledge basis to understand the material changes. Thus, on this way, it could be possible to improve the engine combustion, to develop lighter and high resistance steels which can be applied on biomechanics implants.
Keywords: Mechanical engineering, chemical, automotive, metallurgy, biomechanics
En México, la industria automotriz y de la transformación (minería, fundición, siderurgia y metalmecánica) demandan día con día, ingenieros mecánicos educados en tres saberes fundamentales, que son: saber-saber, saber-hacer y saber-ser. Este tipo de industrias están íntimamente relacionadas con la transformación de la materia en energía y esta energía en trabajo, para lo cual, el ingeniero mecánico requiere un conocimiento fundamental y preciso de la ingeniería química para el manejo adecuado de la materia en su estado natural y modificado. Este conocimiento, debe ser transmitido al estudiante de ingeniería mecánica con estrategias didácticas que desarrollen los tres saberes en el alumno. El campo del ingeniero mecánico es amplio y versátil. En este trabajo, abordaremos tres áreas importantes de producción como lo son: la industria automotriz, metalúrgica y biomecánica, que representan acciones muy importantes en el ámbito económico y social de cualquier país [1].
Actualmente, el requisito principal en la fabricación de automóviles es, la reducción del peso y ahorro de combustible, para esto se requiere un sistema de combustión eficaz y con el que podamos lograr la mezcla precisa y óptima de oxígeno - combustible que logre desarrollar el mayor trabajo posible en el motor. Claro está, que la aplicación de la química permitirá al ingeniero mecánico realizar las mezclas y reacciones de una forma sistemática y apegada a una metodología de investigación sustentada en los principios químicos de transformación de la materia. Así también, el conocimiento de la química, capacita al ingeniero mecánico para el desarrollo de nuevos combustibles, amigables con el medio ambiente. Por otro lado, los sistemas de transmisión automotriz, requieren de nuevas aleaciones metálicas que permitan desarrollar materiales más ligeros, para lo cual es necesario, partiendo de un conocimiento químico, realizar las adiciones de elementos como son el niobio, vanadio y titanio, en base a cálculos estequio-métricos que nos indiquen los porcentajes adecuados para lograr la modificación de propiedades mecánicas en estos materiales [1, 2, 3].
Los procesos más completos e interesantes desde el punto de vista ingenieril, son los encontrados en la industria metalúrgica. En estas empresas, la aplicación de la química en conjunto con la ingeniería mecánica son la clave para el desarrollo de nuevos productos de acero y de fundición, ya que se necesita tener las bases químicas para realizar las aleaciones metálicas de elementos como son el Fe, C, Mn, Si, Cr, Cu y eliminar impurezas como son el S y P, así también, elementos como el V, Nb y Ti son utilizados para la mejora de materiales de alta resistencia que tienen una alta aplicación en los biomateriales. El conocimiento del comportamiento químico de los aceros y fundiciones, permitirá al ingeniero mecánico optimizar la energía empleada en todo el equipamiento de estas empresas, principalmente con el control de las temperaturas de fusión utilizadas en los hornos eléctricos [3].
Ha sido definida como el estudio del movimiento de los seres vivos usando la ciencia de la mecánica. La mecánica, es una parte de la física enfocada a la descripción del movimiento y como las fuerzas crean este movimiento. Estas fuerzas y movimientos, son un estímulo para el crecimiento saludable de los seres vivos, sin embargo, un exceso de esta combinación (fuerza-movimiento) puede perjudicar o lastimarlos. La biomecánica, se encarga de aportar las herramientas conceptuales y matemáticas, que son necesarias para entender como es y cómo deben ser estas fuerzas y movimientos, para que profesionalmente, se realicen de una forma segura para todo ser vivo. La acción del ingeniero mecánico en esta ciencia está más que clara, sin embargo, se han desarrollado materiales para su aplicación en prótesis que hasta el momento, han sido de gran ayuda en la sustitución, principalmente, de huesos, estos implantes son de materiales inoxidables y de una alta resistencia a la fatiga y a la corrosión. Los primeros materiales utilizados, llegaron a tener fallas internas y llegaban a fracturarse dentro del ser humano provocando problemas serios. Fue necesario determinar la interacción de estos materiales con los fluidos corporales y hacer pruebas de acidez, oxidación, corrosión y termo-fluencia. Es por esto, que la biomecánica demanda un conocimiento profundo de la química, para poder predecir el comportamiento de los materiales biomecánicos en el cuerpo humano [3, 4].
[1] Instituto Nacional de Estadística y Geografía, (2012), La industria automotriz en México, Serie estadísticas sectoriales Número 27
[2] Duran-García M.D, El papel del ingeniero mecánico en el contexto actual, Ciencia ergo sum - UAM, Vol.17-1, pp. 97-103, (2010).
[3] Carrer Cornstone Center, 2013, “Mechanical Engineering Overview”, online [http://www.careercornerstone.org/contacts.htm] accesado: 10-Abril, 2013.
[4] Knudson Duane, Fundamentals of Biomechanics, Springer, California, USA, 2007,
Ingeniería Mecánica de la Escuela Superior de Cd. Sahagún
[a1] Profesor e Investigador Titular de Tiempo Completo
[a2] Coordinadora de la Carrera de Ing. Mecánica
[b] Alumnos de la Carrera de Ing. Mecánica