La
ingeniería mecatrónica es una disciplina que sirve para diseñar y desarrollar
productos que involucren sistemas de control para el diseño de productos o
procesos inteligentes, lo cual busca crear maquinaria más compleja para
facilitar las actividades del ser humano a través de procesos electrónicos en
la industria mecánica, principalmente. Esta disciplina une la ingeniería
mecánica, ingeniería electrónica, ingeniería de control e ingeniería
informática. Debido a que combina varias ingenierías en una sola, su punto
fuerte es la versatilidad.
Un consenso común es describir a la mecatrónica como una disciplina
integradora de las áreas de mecánica, electrónica e informática cuyo
objetivo es proporcionar mejores productos, procesos y sistemas industriales.
La mecatrónica no es, por tanto, una nueva rama de la ingeniería,
sino un concepto recientemente desarrollado que enfatiza la necesidad de
integración y de una interacción intensiva entre diferentes áreas de la
ingeniería.
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 de
precisión, de la electrónica, del control automático y de los sistemas
para el diseño de productos y procesos", la cual busca crear maquinaria
más compleja para facilitar las actividades del ser humano a través de procesos
electrónicos en la industria mecánica principalmente. Existen, claro está,
otras versiones de esta definición, pero ésta claramente enfatiza que la
mecatrónica está dirigida a las aplicaciones y al diseño.
La mecatrónica nace para suplir tres urgentes necesidades latentes; la
primera, encaminada a automatizar la maquinaría y así lograr procesos
productivos 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 casi imposible lograr que tanto
mecánica como electrónica manejaran los mismos términos y procesos para hacer o
reparar equipos.
Un ingeniero en mecatrónica es un profesional con amplio conocimiento
teórico, práctico y multidisciplinario capaz de integrar y desarrollar sistemas
automatizados y/o autónomos que involucren tecnologías de varios campos de la
ingeniería. Este especialista entiende sobre el funcionamiento de los
componentes mecánicos, eléctricos, electrónicos y computacionales de los
procesos industriales, y tiene como referencia 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
Un ingeniero mecatrónico se capacita para:
·
Diseñar, construir e implementar productos y
sistemas mecatrónicos para satisfacer necesidades emergentes, bajo el
compromiso ético de su impacto económico, social, ambiental y político.
· Generar soluciones basadas en la creatividad,
innovación y mejora continua de sistemas de control y automatización de
procesos industriales.
· 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,
controladores lógicos 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, sistemas electromecánicos.
·
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 por computadora (CAD), manufactura
integrada por computadora (CAM), elemento finito (CAE), análisis y
síntesis de mecanismos, diseño de
elementos de máquinas, neumática e hidráulica, 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 en algún
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 dará como resultado patentes y publicaciones
científicas.
Entendiendo
que la mecatrónica abarca disciplinas muy amplias y complejas puede decirse que
tiene muchos campos de aplicación. De hecho, la mecatrónica pretende ser esa
disciplina o Ingeniería en la que los productos se fabriquen teniendo en cuenta
todas las ingenierías y no estando separadas como tradicionalmente. Su punto
fuerte es la versatilidad para crear mejores productos, procesos o sistemas. La
Mecatrónica no es un concepto nuevo o una ingeniera nueva, sino, la síntesis de
ciertas áreas de ingeniería.
Su
principal objetivo es cubrir ciertas necesidades como
Automatizar
la maquinaria: así se consigue que sea ágil, productiva y fiable.
Creación
de productos inteligentes: que sobre todo responden a las necesidades del ser
humano.
Que
haya armonía entre componentes mecánicos y electrónicos (hasta ahora la
mecánica y la electrónica no manejaban los mismo términos lo que dificultaba
los procesos de fabricación o reparación de diferentes equipos).
Las
principales industrias que utilizan la mecatrónica son
e
la Industria de la Automatización: empresas que utilizan sistemas o elementos
computarizados y electromecánicos para controlar maquinarias y/o procesos
industriales.
Empresas
de la Industria de Manufactura Flexible: aquellas que se dedican a fabricar
sistemas o componentes eléctricos o electrónicos de forma automática.
Por
tanto, la mecatrónica puede aplicarse a muchos campos, desde la medicina hasta
la minería, pasando por la industria farmacéutica, industria mecánica,
automovilística, textil, comunicaciones, alimentación, comercio… y un largo
etcétera.
La
fabricación de productos como robots, automóviles, órganos humanos biónicos,
naves aeroespaciales, aviones, etc., están basados ya en esta disciplina.
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 incidencia los 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
Manufactura
flexible: empresas dedicadas a la fabricación de sistemas y componentes
eléctricos o electrónicos. Empresas dedicadas a integrar 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.
La mecatrónica tiene como antecedentes inmediatos a la investigación en
el área de cibernética realizada en 1936 por Alan Turing,
en 1948 por 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 Bedford Associates en
1968.
En 1969, Tetsuro Mori, ingeniero de
la empresa japonesa Yaskawa Electric Co., acuña el término mecatrónica,
y en 1971 se le otorga el derecho 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 puertas automáticas, 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
los sistemas mecánicos para mejorar su desempeño.
Las máquinas de control numérico y los robots se volvieron más
compactos, mientras que las aplicaciones automotrices como los mandos
electrónicos del motor y los sistemas anticerrado y frenando se hicieron
extensas. Por los años noventa, se agregó la tecnología de
comunicaciones, creando productos que podían conectarse en amplias redes.
Este avance hizo posibles funciones como la operación remota de
manipuladores robóticos. Al mismo tiempo, se están usando novedosos microsensores y microactuadores en
nuevos productos. Los sistemas microelectromecánicos como los diminutos acelerómetros de silicio que
activan las bolsas de aire de los automóviles.
En
muchos países hay instituciones que ofrecen carreras de pregrado y posgrado en
mecatrónica como lo son Nueva Zelanda, Australia, Canadá, Argentina, Chile,
Bolivia, Brasil, Colombia, Perú, Ecuador, Paraguay, Venezuela, República
Checa, Dinamarca, Francia, Alemania, Honduras, Hungría, India, Irán, Irlanda,
Islandia, Japón, Jordania, Malasia, México, Noruega, Pakistán, Polonia,
Portugal, Singapur, Eslovenia, España, Sudáfrica, Suecia, Turquía, Reino Unido,
Estados Unidos, Costa Rica, El Salvador, República Dominicana, Guatemala y
Panamá.
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