Máster en Ingeniería Mecánica: Interés y relevancia


 

Relevancia académica - científica - profesional:

 

Los estudios de Ingeniería Mecánica en España se inician con la creación de la carrera de Ingeniero Industrial en 1.845, al ser una de las dos especialidades con las que se configura esta carrera. Desde esa época hasta la actualidad la demanda de trabajo de ingenieros mecánicos ha sido creciente y sostenida.

 

La Ingeniería Mecánica es una disciplina fundamental dentro de la Ingeniería que tiene por objeto el estudio, análisis, diseño, fabricación, ensayo y mantenimiento de sistemas mecánicos con el fin de desarrollar productos y servicios demandados por el mercado.

Las disciplinas de la ingeniería que forman parte de la Ingeniería Mecánica son:

    • Medios continuos y estructuras
    • Mecánica de fluidos
    • Máquinas y motores térmicos
    • Máquinas hidráulicas
    • Ingeniería de máquinas
    • Vehículos automóviles
    • Ferrocarriles
    • Dinámica de sistemas
    • Ingeniería gráfica
    • Tecnologías de fabricación
    • Ingeniería acústica

Los conocimientos que se van a desarrollar en este Máster están relacionados sólo con algunas de estas áreas, ya que las otras son objeto de atención en otros Másteres de la ETSII o de la UPM. Estas áreas son:

    • Ingeniería de máquinas
    • Vehículos automóviles
    • Ferrocarriles
    • Ingeniería gráfica
    • Dinámica de sistemas
    • Tecnologías de fabricación
    • Ingeniería acústica

Las áreas docentes y los Grupos de Investigación que van a desarrollar este Máster de Ingeniería Mecánica pertenecen fundamentalmente al Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación con la participación de los Departamentos de Ingeniería de Organización, Administración de Empresas y Estadística y Matemática Aplicada a la Ingeniería Industrial. Los Grupos de Investigación participantes están reconocidos oficialmente en la UPM y están actualmente consolidados. En estos grupos es donde se desarrollarán los Trabajos de Fin de Máster. Estos grupos son:

    • Ingeniería de Máquinas (GI-IM)
    • Seguridad e Impacto Medioambiental de Vehículos y Transportes (GIVET)
    • Tecnologías Ferroviarias y Simulación Avanzada (CITEF)
    • Ingeniería de Fabricación
    • Investigación en Instrumentación y Acústica Aplicada (I2A2)

La coordinación de estas áreas no presenta ninguna dificultad, ya que todas ellas configuran el actual Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación.

El interés de esta propuesta viene avalado por la realización de programas semejantes, anteriores, de nivel de Doctorado y de Máster, del que se deriva esta propuesta. Estos programas vienen realizándose desde hace más de 30 años con un demanda anual de entrada continuada que ha oscilado entre 20 y más de 30 doctorandos. Esta demanda continuada es lo que ha dado estabilidad al programa y permite concluir que existe una demanda permanente de estudios de Máster de Ingeniería Mecánica.

Por otra parte y desde el punto de vista industrial y económico, el número de sectores industriales que emplean ingenieros mecánicos es elevado y en conjunto estos sectores suponen un porcentaje del PIB del País muy significativo situándose en el orden de 22%. Como sectores importantes se tiene el de automoción (5,7 % del PIB y 800.000 empleos), bienes de equipos (46.400 M€), auxiliar del automóvil (30.000 M€) aeronáutico (9.300 M€), máquina herramienta (1.200 M€), Moldes y matrices (700 M€), ferroviario (545 M€), equipos y componentes para obras públicas y construcción (4.500 M€), electrodomésticos (2.500 M€), transformado plástico (3.500 M€.), etc. Estas cifras no están desagregadas ya que es muy difícil su desagregación y no existen datos para ello.

Por otro lado, el sector servicios, que cada vez es más amplio, incluye servicios de alto contenido tecnológico y en donde los titulados en Ingeniería Mecánica, por su formación multidisciplinar y polivalente, tienen una aceptación importante. Entre estos servicios cabe destacar los servicios de mantenimiento, transporte, desarrollo y comercialización de software, ingeniería y consultoría industrial, seguros, ensayos, etc.

En el Máster que se propone se va a orientar fundamentalmente alrededor de dos grandes áreas: una en relación con las tecnologías asociadas con el desarrollo y fabricación de productos y otra en relación con las tecnologías de vehículos tanto automóviles como ferrocarriles.

En la Ingeniería de Máquinas, las principales actuaciones que se están realizando tienen relación directa con el análisis, modelado, simulación y ensayo de las magnitudes que influyen en el comportamiento de sistemas mecánicos.

De acuerdo con estos temas, los aspectos relacionados con la tribología, fenómenos de contacto, mantenimiento y seguridad, empleando enfoques preventivos y predictivos, así como efectos vibratorios sobre el ciclo de vida de las máquinas, componen parte de las actividades de investigación del departamento y son incorporadas en las acciones de formación y en los trabajos a desarrollar en el Máster.

Asimismo se incide en el desarrollo de productos en base al empleo combinado de herramientas de diseño, cálculos y fabricación asistidos por computador (software CAD-CAE-CAM), que en combinación con avanzadas tecnologías de fabricación y prototipado rápido, permiten optimizar el proceso global de desarrollo de productos, llevando a metodologías más eficaces y con aplicación directa a otros campos como la Bioingeniería.

 

 

Áreas productivas de interés:

En relación con las áreas productivas, la necesidad de mejorar constantemente la productividad de las plantas industriales hace que el desarrollo y aplicación de nuevas tecnologías de fabricación sea constante. En este sentido en los procesos tradicionales se incide en la mejora y la optimización del propio proceso, a través de mejoras de las técnicas de análisis, ensayo, modelado y simulación, y por otro lado, mejorando los equipos y máquinas de producción elevando su velocidad de procesamiento y precisión. Así y en relación con el primer apartado, el mecanizado de alta velocidad, el mecanizado ecológico, nuevos procesos de mecanizado, optimización en línea, los procesos de microfabricación, la fabricación virtual, modelado numérico y molecular de los procesos de conformado, etc. son algunos de los temas que mayor número de investigadores atraen. En relación con el segundo aspecto el desarrollo de nuevas cinemáticas de máquinas, de máquinas de alta precisión y precisiones nanométricas, máquinas de alta velocidad, aplicación de nuevos sensores a máquinas y útiles, etc. son algunos de los temas más importantes en este campo.

Otra área de evolución es la relativa al desarrollo de aplicaciones basadas en ordenador (CAX) que tratan de resolver los problemas asociados con todos los procedimientos de ingeniería asociados al ciclo de vida de producto que cada vez más amplias y complejas y que permitan el diseño, la preparación, programación, planificación, simulación y supervisión de los procesos más eficaces y automatizados. El desarrollo de modelos de información, la aplicación de la ingeniería del conocimiento, de sistemas expertos, algoritmos de lógica borrosa, etc. son aspectos importantes en los avances de este campo.

La realidad virtual de sistemas en ingeniería agrupa bajo un mismo enfoque la representación dimensional 3D con la simulación dinámica de estos sistemas, de manera que sea posible la percepción completa de un sistema tanto desde el punto de vista visual, como del comportamiento físico.

En relación con las tecnologías ferroviarias, nuestro país puede convertirse en el primero del mundo en cuanto a la magnitud de la red de alta velocidad y en poseer la flota de trenes más moderna de Europa. Gran parte de este desarrollo tecnológico está siendo realizado por empresas españolas incrementando considerablemente la inversión en I+D en el sector e incrementando la colaboración con universidades y centros de investigación.

El desarrollo actual de las tecnologías ferroviarias responde actualmente a los siguientes aspectos generales: aumentar la interoperabilidad, conseguir una movilidad más inteligente, incrementar la seguridad, contribuir a la mejora del medio ambiente y desarrollar nuevos equipos materiales. Estos cinco ejes son la base para el desarrollo de las tecnologías asociadas a la explotación y gestión, al diseño y prestaciones del material, al mantenimiento, a las instalaciones de tracción, al control de trenes y a las tecnologías de la información y de la comunicación aplicadas al ferrocarril.

En este contexto y en relación con el Máster, el desarrollo de herramientas de ayuda a la planificación, gestión y toma de decisiones en la explotación, formación para operación y mantenimiento basadas en técnicas de simulación y realidad virtual y el desarrollo de redes inteligentes de sensores aplicados a sistemas complejos son los temas en los que mayor énfasis se va a hacer

En los aspectos relacionados con la seguridad de vehículos se trata de incrementar de la seguridad primaria, de la mano de los avances en materia de dinámica vehicular, simulación, ensayos virtuales e incorporación de sistemas de control o “inteligentes” como los ABS, ESP, EBS, sistemas antivuelco, sistemas de prevención de colisiones, ayudas a vigilancia del conductor, etc.

Por otro lado, el incremento de la seguridad secundaria se puede mejorar significativamente mediante el incremento de los conocimientos de biomecánica, desarrollo de maniquíes de alta biofidelidad, ensayos de colisión cada vez más exigentes y de mayor representatividad respecto a los accidentes reales y con el desarrollo de sistemas precolisión cuyo objetivo es actuar en el período previo a la colisión, para disminuir la severidad del impacto e incrementar la protección de los ocupantes u oponentes (peatones).

Muchos de estos avances, tanto en seguridad primaria, como en la secundaria a través de los sistemas preimpacto, incorporan los llamados sistemas inteligentes, conjugando las actuaciones fusionadas de gran número de sensores, controladores y actuadores de diferente índole.

Los campos actuales de desarrollo principal de la ingeniería acústica se centra sobre todo en el desarrollo de los ultrasonidos en la caracterización de materiales, en los efectos de las vibraciones y en el análisis y modelado de las fuentes generadoras de ruido en máquinas y sistemas mecánicos. En relación con este Máster se insistirá a través de las asignaturas correspondientes y de los trabajos de Fin de Máster en los aspectos siguientes: análisis de las fuentes de ruido, tratamiento de señal, sensores e imágenes ultrasónicas y modelado de materiales piezoeléctricos.