La maravilla de la ciencia ingenieril (06/11/03)
Maravillosa es la Ciencia. Fantástica es la Ingeniería. Pero la ingeniería es una ciencia, sin duda, sólo que va un poco más allá, y se transforma en realidad y tecnología. La praxis científica actual esta sublimada a la praxis social, como es lógico. Pero pareciera que, bajo los esquemas actuales de compenetración hombre-máquina y hombre-informática, la humanidad se aproxima más a la praxis tecno-científica. Dentro de algunos años, tal vez la ciencia sobrepase al quehacer político en la definición de sociedad.
Caos en la Ingeniería (15/07/00).
¿Alguna vez se ha preguntado qué es el efecto mariposa, o si es posible predecir el comportamiento de un grifo que gotea? ¿Qué hay detrás de la turbulencia (un fenómeno que confundía a Oppenhaimmer, el creador de la bomba atómica), o de la variación de los precios de mercado? Una ciencia relativamente nueva llamada análisis de sistémas dinámicos, o simplemente "Caos", ha llegado a finales de siglo para responder muchas de las grandes preguntas que la ciencia clásica y moderna no han podido. Básicamente se trata de establecer modelos matemáticos sencillos que imiten el complejo comportamiento que en realidad presentan los fenómenos físicos, y no sólamente una idealización de los mismos. La dificultad estriba en que las ecuaciones diferenciales que se definen en caos son no lineales, es decir, sumamente difíciles de resolver. Sin embargo, a esta fecha se han desarrollado numerosas técnicas que han hecho el caos manejable para ser usado en la ingeniería, ya sea en análisis de vibraciones, en estudio de dinámica de flujos turbulentos, en predicción de calidad en productos manufacturados, y un largo etcétera. Los expertos definen al caos como la última revolución científica del siglo, después de la Teoría de la Relatividad y la Mecánica Cuántica, por lo que es necesario que los ingenieros conozcamos al menos sus principios. Para mayor información, el libro "Caos: Una Nueva Ciencia" por J. Gleick es una buena forma de iniciarse en este interesante tema.
El Software que Puede Pensar (14/06/00).
La búsqueda de un software que pueda imitar el pensamiento humano, su complejidad y adaptabilidad, ha sido motivo de mucha investigación durante los últimos años. El avance más notable hasta la fecha es el desarrollo y mejoramiento de las llamadas "redes neurales". Este tipo de software funciona de una manera parecida a como lo hace el cerebro, en forma de "neuronas" y de "niveles" o estratos de programas cada vez más sencillos que se interconectan entre sí. La red se alimenta con una entrada y con una salida conocidas, y el programa busca la forma de desarrollar ecuaciones o modelos matemáticos que consigan el mismo resultado. Lo asombroso es que la red puede "entrenarse" para conseguir resultados mucho más rápidamente que cualquier software que use modelos físicos establecidos. Este gran avance en la computación puede ser el futuro de la ingeniería. La ingeniería busca soluciones a problemas físicos, para los cuales el modelo es generalmente muy complicado. Alimentando una red avanzada, es posible conseguir soluciones con menor esfuerzo, y dejar todo el trabajo al computador. Imagine no tener que crear un diseño, luego construir el prototipo, ensayarlo, y luego ver si sirve o no (el caso negativo es el más común). Con este nuevo avance usted podría decirle al computador lo que desea diseñar, y la máquina diseñaría y probaría el diseño hasta conseguir el óptimo. Quizás algún día, dejaremos el trabajo del pensamiento "bruto" al computador, y nos dedicaremos entonces a soñar.
La NASA desarrolla nuevos motores de cohete.
Dentro de los planes para hacer el vuelo espacial más económico, rápido y fácil, la NASA está trabajando en el diseño de nuevos motores de propulsión para las naves espaciales del futuro. La intención es la de reducir los costos de un lanzamiento (de 1 millardo de dólares por vuelo de la lanzadera espacial -Shuttle), a unos 300 mil dólares, y disminuir el tiempo de preparación de 1 año a 3 meses. Nuevos motores, como la AeroSpike, que funciona como una tobera de expansión de una sóla pared, permiten hacer naves espaciales más livianas, así como lograr reusar los motores después de cada vuelo. A través de las nuevas herramientas de diseño asistido por computador (CAD), y con novedosas técnicas de simulación, se ha logrado reducir los costos en las fases más engorrosas del diseño. Los nuevos motores todavía están en período de prueba (se han efectuado 3 prueban completas con el AeroSpike, y con otros modelos), pero se espera que entren en operación en la próxima década, junto con nuevas naves espaciales. Será otro mundo, en el futuro.
Softwares para CFD
La utilización de dinámica de fluidos computacional (CFD) es vital para los ingenieros en la actualidad, pues permite resolver (con una gran precisión), problemas de mecánica y termodinámica de los fluidos que de otra forma serían imposibles. Gracias a los nuevos softwares (como el CFD2000), se pueden crear modelos complejos con sólo instrucciones simples y mediante el mouse, en muy poco tiempo. Asímismo, se le puede indicar al programa las condiciones de frontera del modelo: entradas y salidas (velocidad, flujo másico, presión), dirección de la fuerza de flotación, fuentes de calor y masa, tipo de pared, introducción de partículas, etc., logrando simular una enorme cantidad de situaciones, con distintos tipos de fluidos y propiedades. Con estas herramientas se puede simular todo: desde el patrón de flujo alrededor de un perfil de automovil (introducido en el programa), pasando por el enfriamiento en un molde de fundición, hasta las condiciones de velocidad y presión dentro de un corazón humano.
Los ingenieros también son científicos
El año pasado se efectuó una encuesta, promovida por la ASME, para conocer la opinión de la población americana sobre las actividades y logros que conocían acerca de los ingenieros. La encuesta indicó que un 70% de la población sabe que los ingenieros hacen un gran papel en el desarrollo de la tecnología, pero que sólo un 10% estaba consciente de que los ingenieros pueden hacer labores de investigación científica. La realidad es muy diferente: alrededor de un 25% de todos los ingenieros del mundo se dedica a alguna labor de investigación y desarrollo de conocimiento, participando en la búsqueda del mejoramiento y avance de la ingeniería como ciencia y como técnica. En realidad, es fácil para un ingeniero ser un científico, pues cuenta con una gran cantidad de conocimientos acerca de los fenómenos del mundo real, así como con la capacidad de trabajar en laboratorios de pruebas de ambiente controlado; entiende el comportamiento de los materiales, fluidos, sistemas, procesos, etc.; conoce los métodos matemáticos y estadísticos para analizar un conjunto de datos; tiene criterio para evaluar resultados y proponer teorías; se desenvuelve fácilmente en el ambiente académico y es capaz de expresarse con rigurosidad científica, etc. En fin, es más probable que un ingeniero haga ciencia, a que un científico logre hacer algo de ingeniería, la cual se basa en resolver problemas reales, con la mayor eficiencia y al más bajo costo.
Esta página se estará actualizando continuamente. Ultima Actualización: 06/11/2003. Los artículos son creados por Jacobo Montero.