La ingeniería mecánica es una rama de la ingeniería que combina los principios de la física y las matemáticas de la ingeniería con la ciencia de los materiales para diseñar , analizar, fabricar y mantener sistemas mecánicos . [1] Es una de las ramas de la ingeniería más antiguas y amplias .
El campo de la ingeniería mecánica requiere una comprensión de las áreas centrales que incluyen la mecánica , la dinámica , la termodinámica , la ciencia de los materiales , el análisis estructural y la electricidad . Además de estos principios básicos, los ingenieros mecánicos utilizan herramientas como el diseño asistido por computadora (CAD), la fabricación asistida por computadora (CAM) y la gestión del ciclo de vida del producto para diseñar y analizar plantas de fabricación, equipos y maquinaria industrial , sistemas de calefacción y refrigeración , sistemas de transporte ,aeronaves , embarcaciones , robótica , dispositivos médicos , armas y otros. Es la rama de la ingeniería que involucra el diseño, producción y operación de maquinaria . [2] [3]
La ingeniería mecánica surgió como campo durante la Revolución Industrial en Europa en el siglo XVIII; sin embargo, su desarrollo se remonta a varios miles de años en todo el mundo. En el siglo XIX, los avances en la física llevaron al desarrollo de la ciencia de la ingeniería mecánica. El campo ha evolucionado continuamente para incorporar avances; en la actualidad, los ingenieros mecánicos buscan desarrollos en áreas como compuestos , mecatrónica y nanotecnología . También se superpone con la ingeniería aeroespacial , la ingeniería metalúrgica , la ingeniería civil , la ingeniería eléctrica ,ingeniería de fabricación , ingeniería química , ingeniería industrial y otras disciplinas de ingeniería en cantidades variables. Los ingenieros mecánicos también pueden trabajar en el campo de la ingeniería biomédica , específicamente con la biomecánica , los fenómenos de transporte , la biomecatrónica , la bionanotecnología y el modelado de sistemas biológicos.
La aplicación de la ingeniería mecánica se puede ver en los archivos de varias sociedades antiguas y medievales. Las seis máquinas simples clásicas se conocían en el antiguo Cercano Oriente . La cuña y el plano inclinado (rampa) eran conocidos desde tiempos prehistóricos . [4] La rueda , junto con el mecanismo de la rueda y el eje , se inventó en Mesopotamia (actual Irak) durante el quinto milenio antes de Cristo. [5] El mecanismo de palanca apareció por primera vez hace unos 5.000 años en el Cercano Oriente, donde se utilizó en una balanza simple , [6]y para mover objetos grandes en tecnología egipcia antigua . [7] La palanca también se usó en el dispositivo elevador de agua shadoof , la primera máquina grúa , que apareció en Mesopotamia alrededor del año 3000 a. [6] La evidencia más antigua de poleas se remonta a Mesopotamia a principios del segundo milenio antes de Cristo. [8]
El Sakia se desarrolló en el Reino de Kush durante el siglo IV a. Se basó en la tracción animal para reducir el requerimiento de energía humana. [9] Se desarrollaron embalses en forma de Hafirs en Kush para almacenar agua y estimular el riego. [10] Bloomeries y altos hornos se desarrollaron durante el siglo VII aC en Meroe . [11] [12] [13] [14] Los relojes de sol kushitas aplicaban las matemáticas en forma de trigonometría avanzada. [15] [16]
Las primeras máquinas prácticas impulsadas por agua , la rueda hidráulica y el molino de agua , aparecieron por primera vez en el Imperio Persa , en lo que ahora son Irak e Irán, a principios del siglo IV a. [17] En la antigua Grecia , las obras de Arquímedes (287-212 a. C.) influyeron en la mecánica de la tradición occidental. En el Egipto romano , Garza de Alejandría (c. 10-70 d. C.) creó el primer dispositivo impulsado por vapor ( Eolipile ). [18] En China , Zhang Heng (78–139 d. C.) mejoró un reloj de aguae inventó un sismómetro , y Ma Jun (200–265 dC) inventó un carro con engranajes diferenciales . El relojero e ingeniero chino medieval Su Song (1020-1101 d. C.) incorporó un mecanismo de escape en su torre de reloj astronómico dos siglos antes de que se encontraran dispositivos de escape en los relojes europeos medievales. También inventó la primera cadena de transmisión de energía sin fin conocida del mundo . [19]