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-ACADÉMICO
Prospectiva cte Lalngeniería
Mecánica •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••
Resumen
Gilberto Encinales Arango 1
INGENIERO MECÁNICO
1 hombre, en su afán por descubrir los secretos de la naturaleza para comprenderla y expresarla en sus ideas, de manera cotidiana, ha emprendido labores de investigación en tomo a ella. El proceso cogmtivo del ser humano basado en la realidad, en un principio de causa-efedo, lideró el desarrollo de las máquinas durante varios siglos, hasta llegar a la Revoluoón Industrial, época donde las máquinas empiezan a ;ugar un papel importante en el desarrollo social, científico y tecnológico. Así, la concreoón del pensamiento cogmtivo se materializa en la ciencias puras y/o aplicadas.
El ingeniero, a través de su lenguaje, desempeña un papel importante en la soluoón problemas relacionados con la técnica, mecánica, automatizaoón, procesos de fabricaoón, diseño, materiales, entre otros. Su adividad se relaciona direda o indiredamente con otras áreas del conocimiento como la medicina, biología, botánica, zoología, alimentos, economía y otras. En esa interrelaoón, la Ingeniería Mecánica concurre como eslabón importante para el desarrollo de aquellas, considerando como fador defimtivo en su acoón, la conservaoón de la naturaleza, como recurso indispensable de la vida del hombre.
La innovación, la creación y el desarrollo de la industria de un país, se debe a
los avances tecnológicos y científicos apoyados en la Ingeniería como potencial
1 GILBERTO ENCINALES ARANGO
Magíster en Ingeniería Mecánica Docente en la Facultad de Ingeniería Mecánica Universidad Libre
Prospectiva de la lngenierfa Mecánica
en la fabricación de maquinaria y equipo,
automatización , control y gestión del
desarrollo. Es en ese proceso donde la Ingeniería Mecánica debe interactuar con
otras disciplinas para la creación y producción de bienes de capital e
infraestructura que corresponda a las
necesidades concretas del país. Además,
el Ingeniero debe ser generador de alternativas de solución a los problemas y necesidades que emergen del entorno, en el cual se desarrolla el hombre como ser
social.
La Ingeniería ha empezado a estudiar al
hombre como una máquina, desde el
punto de vista mecánico, en la necesidad de satisfacer no sólo su curios idad en cuanto al entendimiento del fun
cionamiento y control, sino también para
presentar soluciones a las demandas por
mejorar la calidad de vida de los individuos;
es así como surge una nueva era del cono-
cimiento: la Bio-ingeniería, disciplina
que presenta un nuevo reto en la investigación interdisciplinaria.
La Bioelectricidad , Biomecánica de
fiuidos, Biomecánica, Biomatemática,
Biofísica, Ingeniería Médica y la Ingeniería
Clínica, presentan nuevos panoramas
para la aplicación de la Ingeniería Mecánica y de otras áreas del conocimiento, que mediante su
actuación de forma interrelacionadas
generan mayores logros en beneficio del
hombre. Lo anterior le plantea nuevos
retos a la investigación en Ingeniería, la cual hoy no se limita a la
experimentación, creación y diseño de
máquinas, sino que su visión y aplicación
va más allá de estos tópicos. La
investigación en estas áreas constituye un
nuevo campo, con la posibilidad de producir nuevo conocimiento.
A partir de las anteriores refiexiones la Universidad y la academia, no sólo juegan un papel definitivo en el proceso de formación de
investigadores en el campo de las Ingenierías, en especial en la
Ingeniería Mecánica, como único recurso real en formación integral
de ingenieros en las diferentes disciplinas, sino también tiene una
responsabilidad ante la sociedad.
lngenierfa Mecánica y Biomecánica
El hombre, a través de su historia, ha diseñado y desarrollado
métodos quirúrgicos con el fin de encontrar soluciones a los problemas de salud. Ramas de la ciencia como la Bioingeniería y dentro de ésta la Biomecánica, que estudia los aspectos mecánicos del cuerpo humano y los alcances del movimiento, requieren del apoyo técnico
y científico que le pueda brindar la ingeniería.
El primer paso en esta interrelación es la compresión de los
lenguajes entre el Ingeniero Mecánico y el Médico Ortopedista para lograr identificar y precisar la problemática del médico y la posible
solución técnica por parte del Ingeniero.
La fisiología articular, entendida como mecánica articular, no sólo involucra los conocimientos en anatomía, sino las relaciones de movimiento y de forma de las superficies articulares, las cuales ponen al ingeniero en contacto para la aplicación de sus conocimientos en el análisis de mecanismos, determinación de grados de libertad , los
D ACADÉMICO 1
El hombre, a través de su historia, ha diseñado y desarrollado métodos
quirúrgicos con el fin de encontrar soluciones a los
problemas de salud
Las imágenes corresponden al postoperatorio polietileno de 1 O mm. LCP conservado. Reléase posterior, al comprobar en el test de fiexoextensión , que en fiexión de 90° la bandeja tibial despegaba en anterior. 2
conceptos en dibujo y ayudas informáticas para determinar con precisión los ángulos de barrido, el comportamiento en circunducción en seis planos y los alcances en las flexiones, extensiones y rotaciones aduciones y abduciones en cada una de las articulaciones del cuerpo humano.
El campo de estudio complementario es la determinación de fuerzas en la estructura ósea para diferentes movimientos del ser humano a partir de sus elementos motores (músculos y tendones), para posteriormente entrar, con ayuda del médico, en el campo del diseño mecánico en traumatología con la reconstrucción del cuerpo humano. En esta área se contempla el diseño, fabricación y selección
de materiales biocompatibles para diferentes elementos como son:
Tornillos para fijación ósea
Tornillos de fijación proximal
Tornillos de fijación distal
Clavos intramedulares
Pletinas de fijación externa
Tutores de fijación externa
Tornillos metacarpianos
Reemplazos de cadera
Reemplazos de rodilla
Diseño de instrumental
Diseño de ayudas informáticas
Diseño de elementos ortésicos
Los conocimientos en dinámica, estática, resistencia de materiales y de diseño en las aplicaciones de la teoría en fatiga, así como los procesos de fabricación y las ayudas informáticas , son de vital importancia para el ingeniero que emprenda diseños de este tipo.
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la lngenierfa
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....,iento Biofísico es un pilar funda~ental para el entendimiento de los :enómenos fisiológicos, los cuales son :>ase del funcionamiento del ::>rganismo humano en estado nor-
al y patológico. Dentro de ellos se eden mencionar: la recepción de
-eñales exteriores por parte del ::>rganismo, la transmisión del ....,pu lso nervioso, los procesos
::>1om ecánicos del equilibrio y cesp lazamiento del organismo
umano, la óptica geométrica del OJO , la transmisión del sonido hasta el oído interno y el cerebro, la 'llecánica de la circulación sanguínea,
e la respiración pulmonar, el ::>roceso de alimentación y sostenimiento energético del organismo, el mecanismo de acción
e las moléculas biológicamente :uncionales sobre las estructuras celu lares (las membranas, los organoides bioenergéticos , los siste mas mecanoquímicos) , los 'Tlodelos físicomatemáticos de los ::>rocesos biológicos, etc.
De otro lado, el establecimiento de las bases biofísicas de los fenómenos anteriormente expuestos se han constituido en pieza fundamental para el desarrollo de dispositivos técnicos , aparatos y medidores para obtener bioin -
3 http'i/www bjomecao jca el/
formación, equipos de medición que permiten un diagnóstico médico más efectivo y confiable.
Biomecánica de Fluidos
Es la aplicación de los cono
cimientos adquiridos en mecánica
de fluidos, comprometiendo las propiedades físicas de los fluidos
como la vi scosidad en sus leyes
new tonianas, la reología, las
hipótesis de no deslizamiento,
flu idos biovi escolásticos , varia
ciones de viscosidad en la sangre, flujos laminares y turbulentos,
número de reynolds, capa límite y
tensión superficial , mezcla de gases
y líquidos etc.
Las actividades de interrelación de
la Ingen iería Mecánica con la Ingen iería Biomédica, son muy
ce rcanas para el apoyo en procesos
de investigación como la
hidrodinámica del corazón, para el
diseño de bombas extracorpórea para cirugía con el fin de medir los
efectos de la presión del co2 y del 0
2 en combinación con la sangre,
determinación de pérd idas de
presión y el efecto osmótico, en
tre otros.
El conocimiento Biofísico es un pilar fundamental para
el entendimiento de los fenómenos fis iológicos
En el centro de la imagen, se observa la silueta del LCP reparada por un gancho explorador, el cual se dirige desde la superficie retroespinal de la tibia, justo detrás del cuerno posterior del menisco interno, hasta la parte anterior de la cara intercondílea del cóndilo interno. En fiexión de 90° su dirección es vertical. 3
liD A CADÉMICO 1
La Universidad Libre y la 1 nvestigaci6n
Los proyectos de investigación generados por las líneas de investigación de la Universidad, en especial por las escuelas de Ingeniería, deben
ser aplicados en procura de la solución de los
problemas que aquejan a la sociedad, es decir,
los resultados de la actividad investigativa deben ser generadores de nuevo conocimiento científico acorde a la realidad de nuestras necesidades.
El nuevo conocimiento generado debe ser
socializado y puesto al servicio de la humanidad.
Sensores o electrodos que poseen un amplificador muy cerca de la zona de registro. Permite ev1tar el "crosstalking" o interferencia con otros músculos; éstos son utilizados para el anál1s1s de electromiograffa.'
B IBLIOGRAFÍA
VERLAG Serigern, Fung Y C Biomechanics. 2da. Edición. N ew York. 1993
LLEBOT J. Joud, Física para Ciencias de la ~da. Mac Graw Hill. 1998
REED Ann, Low Jhon. Basic Biomechanics. 1 ra. Edición. Oxford Reed Educat ional and Professional Publishing. 1996
4 http'lfwww bjomecanjca el/ En el análisis electromiográfico de superficie se estudia la capacidad eléctrica, en microvoltios, que es capaz de desarrollar un músculo determinado, debido a que existen grandes diferencias individuales, los resultados se comparan con el músculo sano del segmento contralateral. En un Laboratorio de Biomecánica, por ejemplo, se puede estudiar la capacidad de un músculo determinado, en forma dinámica, permitiendo valorar una sene de alteraciones musculares como atrofias y contracturas musculares, entre otras. Esto lo realiza utilizando electromiografía no invasiva, es decir utiliza electrodos de superficie que se adhieren a la piel en vez de agujas.
El ingeniero Industrial de la Universidad Libre es un profesional integral con sólida formación científico-técnica y humanística sobresaliendo en los siguientes aspectos : • Capacidad de negociación y toma de decisiones • Capacidad analítica, pensamiento sistémico y
prospectiva de negocio. • Conocimiento de procesos físicos, químicos e
industriales.
El programa profesional de Ingeniería Industrial de la Universidad Libre pretende formar ingenieros industriales cuya actividad permita optimizar recursos con valor agregado, en el ámbito del desarrollo sostenible, y así contribuya con el mejoramiento de la calidad de vida de las personas, las organizaciones y las comunidades.
El Ingeniero Industrial de la Universidad Libre es un profesional competente en : • La creación y desarrollo de empresa. • El análisis, diseño y mejoramiento de sistemas
administrativos y productivos. • El Desarrollar gestión financiera. • Diseño y gestión de mercadeo y logística. • Diseño y desarrollo de productos y servicios. • Gestión de calidad .
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