Enginyeria mecànica

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Rotor d'una turbina de vapor, emprada en una central de producció d'energia electrica.
Motor de 16 cilindres que equipa un Bugatti Veyron

L'enginyeria mecànica és la disciplina de l'enginyeria que estudia l'aplicació dels principis de la física per a l'anàlisi, disseny, manufactura i manteniment dels sistemes mecànics. Requereix un coneixement sòlid dels conceptes claus de la física, com l'estàtica, la cinemàtica, la dinàmica, l'anàlisi estructural, la termodinàmica i l'energia. També són necessaris coneixements bàsics i avançats de matemàtiques.

Els enginyers mecànics utilitzen aquests principis i d'altres en el disseny i anàlisi de tot tipus de productes industrials: en automòbils i altres vehicles terrestres, en aeronaus, els sistemes de refredament i escalfament, la construcció dels edificis, tot tipus de maquinària industrial, sistemes mèdics, entre moltes altres. L'enginyeria mecànica està contínuament involucrada en la incorporació dels avanços tecnològics. Per tant, els enginyers mecànics persegueixen nous desenvolupaments en camps com els materials compostos, la mecatrònica, o la nanotecnologia.

A Espanya també és competència dels enginyers mecànics el disseny d'instal·lacions elèctriques de baixa tensió, instal·lacions de gas, aigua i d'altres així com la redacció de projectes tècnics per a legalitzar llicències ambientals de diversos tipus d'indústria. La gran versatilitat i polivalència que té un enginyer mecànic fa que, actualment, hi hagi una gran demanda de titulats en el món professional.

Història[modifica | modifica el codi]

Històricament, l'enginyeria va néixer en resposta a les necessitats que sorgiren de la societat. L'aparició de nous dispositius amb funcionaments complexes en el seu moviment o que han de suportar grans quantitats d'esforços va fer necessari l'estudi del moviment i l'equilibri dels mecanismes i les estructures. També fou necessari una nova manera d'analitzar i fer funcionar les màquines, sobretot amb la invenció de les màquines que funcionen amb energia què prové del vapor, del carbó, dels productes petroquímics (com la benzina) i de l'electricitat.

Aquest avanços, origen de la Revolució industrial a mitjans dels segle XVIII, se'ls va afegir l'aparició de la producció en sèrie. Ja a principis del segle XIX a Anglaterra, Alemanya i Escòcia, el desenvolupament de nova maquinària va portar a la creació d'una disciplina dins l'enginyeria mecànica sobre el subministrament de màquines de fabricació i dels seus motors.[1] Als USA, la American Society of Mechanical Engineers (ASME) es va formar el 1880.

L'educació en enginyeria mecànica s'ha basat històricament en una base sòlida en la matemàtica i en la ciència.[2]

Àrees de coneixement de l'enginyeria mecànica[modifica | modifica el codi]

Els cursos específics que requereix un graduat en enginyeria mecànica poden diferir d'una universitat a una altra. Tanmateix, les matèries fonamentals i les àrees de treball i recerca més comuns d'un enginyer mecànic inclouen:

  • Matemàtica. Les enginyeries mecàniques inclouen cursos de càlcul i àlgebra que ha de permetre treballar i comprendre conceptes avançats de matemàtiques com equacions diferencials, àlgebra lineal, i geometria, entre altres.
  • Conceptes bàsics de química i enginyeria química, i física.
  • Estàtica,.[3][4] Estudia l'equilibri de sistemes mecànics (estructures o mecanismes) formats per sòlids rígids o indeformables en els que intervenen forces i moments. L'anàlisi estàtic s'usa com a principi bàsic que en un sistema en equilibri el sumatori de forces i el sumatori de moments que hi actuen és nul. L'anàlisi estàtic és l'anàlisi fonamental en qualsevol disseny mecànic.
  • Cinemàtica i dinàmica.,[5][6] La cinemàtica estudia les trajectòries dels cossos que formen els mecanismes, relacionant les velocitats i acceleracions dels diferents elements. La dinàmica estudia el moviment dels elements que formen els mecanismes tot considerant les forces que hi actuen. Els seus fonaments físics són la llei de conservació de l'energia, teorema del moment cinètic i teorema de la quantitat de moviment.
  • Mecànica de sòlids i resistència de materials.[7] Estudia la deformació en els cossos sotmesos a forces i moments flectors, així com les tensions (forces per unitat de superfície) que apareixen en els materials. Les tensions són els causants del trencament del material que es produeix en superar el valor de la resistència, que és una propietat del material. Aquests coneixements són indispensables tant en el càlcul d'estructures i edificacions com en el disseny d'elements de màquines.
  • Mecànica de fluids.[8] Estudia el moviment dels fluids (líquids i gasos), així com les forces que produeixen aquests moviments. Com a resultat d'aquest estudi es poden obtenir les interaccions, en forma de pressions, dels fluids amb els sòlids que els limiten. Exemples d'aplicació de la mecànica de fluid són l'obtenció de les càrregues aerodinàmiques en aerogeneradors o en automòbils.
  • Termodinàmica, transferència de calor, conversió d'energia.[9] Estudia els efectes dels canvis de temperatura, pressió i volum en els sistemes mecànics. Dins l'enginyeria mecànica aquests coneixements són importants en els cicles de generació d'energia, en les instal·lacions de climatització, i el disseny de motors de combustió interna.
  • Càlcul i disseny de Mecanismes i màquines (incloent cinemàtica i dinàmica)
  • Enginyeria de fabricació, tecnologia, o processos.
  • Hidràulica i pneumàtica.
  • Combustió, motors, combustibles i lubricants.
  • Tecnologia elèctrica i electrònica
  • Instrumentació, metrologia i mesurament.
  • Mecatrònics i teoria de control.
  • Expressió gràfica a l'enginyeria, computer-aided design (CAD) (incloent modelat de sòlids), i computer-aided manufacturing (CAM)[10][11]
  • Disseny de producte i Disseny industrial
  • Ciència i tecnologia de materials

Com a complement a les matèries principals dels estudis d'enginyeria mecànica, existeixen cursos especialitzat com robòtica, transport i logística, energia, enginyeria de l'automòbil, biomecànica, vibracions, òptica entre altres.[12]

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

Portal

Portal: Enginyeria

Portal

Portal: Tecnologia

Portal

Portal: Transports

Bibliografia[modifica | modifica el codi]

  1. Buchanan, R.A.. The Economist History Review. sexta (en anglès). Springer, 1985, p. 42-60. 
  2. Paul, Lagassé. The Columbia Encyclopedia. sexta (en anglès). Springer-Verlag, 2000. ISBN 9780787650155. 
  3. Meriam, J.L.. Mecánica para ingenieros Vol 1 Estática (en castellà). Barcelona: Reverté, 1998. ISBN 84-291-4257-6. 
  4. Beer, F.P. et al.. Mecánica vectorial para ingenieros. Estática (en castellà). Mc Graw-Hill, 2005. ISBN 970-10-4469-X. 
  5. Meriam, J.L.. Mecánica para ingenieros Vol 2 Dinámica (en castellà). Barcelona: Reverté, 1998. ISBN 84-291-4259-2. 
  6. Beer, F.P. et al.. Mecánica vectorial para ingenieros. Dinámica (en castellà). Mc Graw-Hill, 2005. 
  7. Timoshenko, S. i Young, D.H.. Elementos de resistencia de materiales (en castellà). Limusa : Noriega, 1999. ISBN 968-18-3934-X. 
  8. Potter, M.C.. Mecánica de fluidos (en castellà). Prentice Hall, 2001. ISBN 970-686-205-6. 
  9. Wark, K i Richards, D.E.. Termodinámica (en castellà). McGraw-Hill, 2001. ISBN 84-481-2829-X. 
  10. University of Tulsa Required ME Courses - Undergraduate Majors and Minors. Department of Mechanical Engineering, University of Tulsa, 2010. Accessed: 17 December 2010.
  11. Harvard Mechanical Engineering Page. Harvard.edu. Accessed: 19 June 2006.
  12. Mechanical Engineering courses, MIT. Accessed 14 June 2008.

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Enginyeria mecànica

Estudi de Grau d'Enginyeria Mecànica a la Universitat de Girona