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La Ingeniería en Mecatrónica

Actualmente somos testigos del avance de la tecnología, un ejemplo de esto es el desarrollo tan acelerado que ha tenido la informática, donde el impacto de ésta en el mundo ha marcado una nueva era en la historia, permitiendo que el fenómeno de la globalización sea posible.

Pero no solamente la informática ha sido revolucionaria en este último siglo, sino en general podemos hablar de tres revoluciones tecnológicas:

• Ingeniería genética
• Ingeniería de materiales
• Ingeniería en sistemas de información aplicados

Así, en el área de la genética podemos hablar del "Genoma Humano" y de la importancia de las técnicas matemáticas, informáticas, y biológicas que se utilizaron para poder leer ¡¡el código humano!!, dando oportunidad a codificar los males que aquejan a la humanidad y erradicarlos.
En el área de la tecnología de los materiales, se han obtenido grandes avances en la creación de nuevos materiales, como los polímeros conductores y semiconductores (materiales no metálicos ni semiconductores que conducen la corriente eléctrica con menor resistencia que el cobre, la plata o el oro), el kevlar (la fibra más resistente del mundo), el nytinol (material con "memoria" que recupera su forma original al aplicársele calor, o una corriente eléctrica), etc. Estos materiales dan una inmensa posibilidad de nuevas aplicaciones a productos de uso común, mejorando por mucho sus anteriores cualidades.

Y por último, la era de la información, a través del mejoramiento del software y el hardware computacional, nos ha permitido aplicar las computadoras en áreas cada vez más amplias de la actividad y quehacer humano. De los cuales podemos mencionar:

• La computarización integral de las empresas mediante redes y software especializado como el "Enterprise Resource Planning" (ERP).
• La integración de los sistemas productivos mediante redes industriales, dispositivos programables y computadoras.
• La automatización de los procesos de diseño asistido por computadora.
• La aplicación de robots y autómatas en tareas industriales, de alto riesgo, de investigación, de servicios, y llegando hasta aplicaciones domésticas.
• La expansión de los servicios y aplicaciones de internet, que globalizan actividades tradicionalmente locales como el comercio, dando origen a nuevos conceptos y filosofías de trabajo como el e-business, e-education y creando en un futuro próximo el e-industry, donde las industrias pueden ser ubicadas en entornos ecológicos y controlando sus actividades a distancia.

Una conclusión que podemos hacer al mencionar tales alcances de la tecnología, es que se identifica una intensa integración de diferentes disciplinas de la ciencia y la ingeniería, evolucionado el concepto de "interdisciplinario" a "multidisciplinario", donde no solamente existe una unión de distintas disciplinas, sino una combinación armónica o simbiosis de ellas en la realización de productos innovadores.

Por otra parte, hay que considerar que la economía mundial favorece mayormente el desarrollo de ciertas áreas como los servicios y la industria. Esta es una tendencia en los países desarrollados que marca el rumbo de países como México, Brasil, Taiwán y otros con una industria en expansión. Cabe mencionar que los casos de Singapur, Malasia, Taiwán y Corea, que tienen índices de crecimientos sin precedentes, fueron impulsados prioritariamente por la industria y el desarrollo de nuevas tecnologías.

México desde 1993 ha experimentado un crecimiento robusto en el campo industrial. Esto lo justifican los siguientes datos estadísticos del INEGI:

• 30% del PIB lo aporta el sector industrial.
• La manufactura es su principal rama (75%).
• Los productos metálicos, maquinaria y equipo mantienen un 18% de crecimiento desde 1996.
• Para ser competitivos, la mayoría de estas empresas requieren de automatización y de un exigente control de calidad computarizado.
Para ser competitivos, la mayoría de estas empresas requieren de automatización y de un exigente control de calidad computarizado. Sin embargo, el 99.5% de las empresas no posee la infraestructura tecnológica adecuada, pues:
• El 77.1% utiliza tecnología obsoleta.
• El 19.5% invirtió en tecnología inadecuada.
• El 2.9% posee tecnología subutilizada.
• Y sólo el 0.5% emplea tecnología de punta.

No obstante, en los últimos años las empresas altamente competitivas están creando sus propios centros de diseño (General Motors, Vitro, Spicer, Condumex, MABE-General Electric, Xerox, etc.). El objetivo primordial de estos centros es evolucionar de una industria maquiladora a una generadora de diseños propios.

Sin embargo, no existen profesionales en México que posean un perfil que les permita entender el proceso industrial de una manera integral, teniendo dentro de sus capacidades una visión más completa de las ramas más importantes de la tecnología, donde su participación en el proceso de la modernización de la manufactura y de desarrollo de tecnología es pieza clave para el crecimiento del país.

De acuerdo con un estudio de la sociedad de ingenieros mecánicos (Society of Mechanical Engineers), los egresados de las carreras de ingeniería relacionadas con manufactura, deben cubrir una serie de habilidades y competencias técnicas, dentro de las cuales están las siguientes:

• Conocimiento y habilidades de negocios.
• Conocimiento de la perspectiva internacional.
• Conocimiento de la cadena de suministros.
• Conocimientos sobre procesos específicos de manufactura.
• Conocimiento en administración de proyectos.
• Habilidades escritas y comunicativas.
• Conocimiento de control de procesos.
• Capacidad de saber solucionar problemas.
• Conocimiento sobre calidad de procesos.
• Capacidad de trabajo en equipo.
• Conocimiento de materiales.
• Conocimiento sobre diseño del producto.

Por lo tanto, se presenta el reto de formar personas que apoyen al sector industrial en el nuevo milenio. Personas con la capacidad de selección, administración, adaptabilidad e integración de tecnologías para la mejora de la calidad en cualquier proceso y con las herramientas necesarias para integrarse a los centros de diseño.

Así, el Tecnológico de Monterrey, Campus Estado de México, ha identificado estas necesidades y responde a dicho reto formando ingenieros en mecatrónica. Este es un especialista que:

• Selecciona las tecnologías adecuadas para su aplicación en el diseño de nuevos productos y para la automatización y operación de procesos de manufactura.
• Conoce la dinámica de producción y su administración.
• Forma y dirige equipos multidisciplinarios para el desarrollo de proyectos innovadores.

La ingeniería mecatrónica, según la definición de la Comunidad Económica Europea, es "la combinación de diferentes ramas de la ingeniería tales como la mecánica de precisión, la electrónica, los sistemas de control, las ciencias computacionales y el pensamiento sistémico en el diseño de productos y en los procesos de manufactura". Que adaptada a las necesidades de México y a los requerimientos de la ingeniería moderna se crea la definición de la ingeniería mecatrónica por el ITESM-CEM: "la ingeniería mecánica-electrónica especializada en control, instrumentación y automatización industrial". Esta última definición se interpreta gráficamente en la figura 1 con la inclusión de la disciplinas integradoras que la conforman:

Figura 1: Concepto de la Ingeniería Mecatrónica del ITESM-CEM.


La ingeniería mecatrónica surge en Japón en los años setenta. La mecatrónica se ocupó principalmente de tecnología de servomecanismos usada en productos como puertas automáticas, máquinas de automáticas de autoservicio y cámaras con autoenfoque. 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 nuevos microsensores y microactuadores en nuevos productos. Los sistemas microelectromecánicos como los diminutos acelerómetros de silicón que activan las bolsas de aire de los automóviles.

Actualmente existe una gran cantidad de productos mecatrónicos en diferentes áreas o sectores, por ejemplo en:

Servicios y hogar: lavadora programable, horno de microondas, copiadoras, cajeros automáticos, automatismos para edificios inteligentes.
Automatización industrial: servomecanismos para microprocesos industriales, control supervisorio computarizado de procesos, vehículos industriales autónomos, robótica, sistemas integrados de manufactura.
Mecatrónica automotriz: sistemas de frenado ABS, automatismos para automóviles.
Bioelectrónica médica: marcapasos, sillas de ruedas, respiradores artificiales, instrumentación médica.
Sistemas aeronáuticos: control de sistemas aéreos.
Energías alternativas: sistemas mecatrónicos eólicos, sistemas mecatrónicos solares.

A nivel mundial se imparten programas de ingeniería mecatrónica a nivel licenciatura y postgrado en países como Japón, Alemania, Australia, Estados Unidos, Canadá, Colombia, Perú y México entre otros.

En México las universidades que ofrecen la carrera de Ingeniero en Mecatrónica son: el Centro Nacional de Actualización Docente (Méx.-Jap.), el Instituto Politécnico Nacional (UPIITA), la Universidad Popular Autónoma del Estado de Puebla, la Universidad Anáhuac del Sur, la Universidad Panamericana, y el Sistema Tecnológico de Monterrey.

El Tecnológico de Monterrey Campus Estado de México dentro de su plan estudios, abarca conocimientos en las áreas de la ingeniería mecánica, electrónica y computacional; posee materias integradoras de ingeniería en mecatrónica, y provee de materias optativas y de especialidad donde el alumno puede elegir temas de actualidad y afines a sus intereses, algunos ejemplos son:

• Sistemas Integrados de Manufactura
• Diseño de productos mecatrónicos
• Mecatrónica automotriz
• Robótica avanzada
• Robótica móvil
• Edificios inteligentes
• Biomédica

Además, el Tecnológico de Monterrey fomenta en sus alumnos una cultura de trabajo basada en el desarrollo de habilidades, actitudes y valores que establece su misión (liderazgo, espíritu emprendedor, compromiso con el desarrollo sostenible del país).
La diferencia del Ingeniero en Mecatrónica del Tecnológico de Monterrey Campus Estado de México, está dada por:

• Aprendizaje basado en proyectos y trabajo colaborativo.
• Carrera muy práctica en la que todas las materias se refuerzan con proyectos en el laboratorio desde el segundo semestre.
• La carrera que requiere de mayor infraestructura en ingeniería, pues además de los laboratorios típicos para ingeniería mecánica o electrónica, requiere de laboratorios únicos de redes industriales, metrología, sensórica, proyectos mecatrónicos y CIM.
• Flexibilidad de especialización en profesional y postgrado.
• Materias de especialidad revalidables a un año de maestría.
• Convenios para terminar, con un año más, la maestría en el extranjero.

Todo esto le permite que pueda desempeñarse en una amplia gama de trabajos que involucren el desarrollo, administración, operación y mantenimiento de productos y procesos de alta tecnología en automatización. Así como en el diseño y desarrollo de nuevos productos, planeación de la producción, construcción y automatización de sistemas de producción, prueba, ajuste y puesta en marcha, operación y mantenimiento.

La ingeniería en mecatrónica responde a las necesidades de modernización de los procesos de manufactura, originando un cambio en las metodologías de diseño, donde la visión de las personas que hacen ingeniería, tienen que romper los paradigmas de las especialidades tradicionales, desarrollando una integración de disciplinas que le permitan crear productos innovadores y mejorar los actuales.

Esta evolución de la ingeniería, demanda una evolución en los programas de estudio, donde el Tecnológico de Monterrey Campus Estado de México se presenta como líder en la formación de profesionales con un alto nivel de conocimientos y con un perfil que fomente la conciencia de apoyo al desarrollo sostenible del país.


Información de los autores
Dante Jorge Dorantes González es doctor en Ingeniería Mecánica Eléctrica con especialidad en sistemas Integrados de Manufactura por la Universidad Estatal Técnica de San Petersburgo, Rusia, en 1997. Actualmente es profesor investigador y Director del Departamento de Mecatrónica y Automatización del Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey, Campus Estado de México, así como miembro del Sistema Nacional de Investigadores.
Ha publicado dos libros como autor y coautor, además de seis artículos científicos y tres desarrollos tecnológicos en las áreas de control automático y sistemas integrados de manufactura. Otras áreas de su interés son el desarrollo de algoritmos de calendarización Ha publicado dos libros como autor y coautor, además de seis artículos científicos y tres desarrollos tecnológicos en las áreas de control automático y sistemas integrados de manufactura. Otras áreas de su interés son el desarrollo de algoritmos de calendarización de sistemas de producción y el desarrollo de una metodología integral de diseño de sistemas flexibles de manufactura metalmecánicos.

David Oliva Uribe
es maestro en ciencias con especialidad en sistemas de manufactura del Tecnológico de Monterrey Campus Estado de México. Actualmente es director de la carrera de ingeniero en mecatrónica del Tecnológico de Monterrey Campus Estado de México y profesor del departamento de mecatrónica y automatización de dicha institución. Sus áreas de especialidad son el diseño de productos mecatrónicos, electrónica de instrumentación y diseño de sistemas electrónicos basados en microcontroladores. Actualmente está realizando sus estudios de doctorado en ciencias e ingeniería de los materiales en el Tecnológico de Monterrey Campus Estado de México.