¿Cuál es la diferencia entre Mecánica y Mecatrónica?

Definiciones y áreas de acción

La Ingeniería Mecánica es un campo muy amplio de la ingeniería que implica el uso de los principios físicos para el análisis, diseño, fabricación y mantenimiento de sistemas mecánicos.Por su parte, la Ingeniería Mecatrónica es una disciplina que integra la mecánica con la informática, los sistemas de control y la electrónica, para diseñar y crear productos y procesos inteligentes.Una primera y notoria diferencia es que la Mecánica tiende a ser área más versátil pues trabaja con maquinarias de todos tipos y tamaños, así como con diferentes procesos fisicoquímicos.Por su parte, y gracias a los avances en robótica, inteligencia artificial y biotecnologías, la Mecatrónica tiene un área de acción más específica, además de un contacto más cercano con tecnologías disruptivas y de frontera.Es ese sentido podríamos decir que un ingeniero mecánico puro es un especialista en alguna de las tres grades ramas de la ingeniería aplicada (matemáticas, diseño mecánico y energía).En tanto, un ingeniero mecatrónico se enfoca más en la creación de maquinarias complejas para facilitar las actividades del ser humano.

Materias

Aunque ambas carreras parten de un tronco común, la ruta de estudios de cada una se separa a partir de semestres avanzados.Resistencia de Materiales, Turbomaquinaria y Máquinas de Desplazamiento Positivo, son ejemplos de asignaturas que se imparten en el plan de Ingeniería Mecánica de la UP. Y sí, temas de Ingeniería Automotriz, aunque no son el único enfoque.Mientras en Mecatrónica se enseña todo lo relacionado con Circuitos Eléctricos, Control Digital y Microcontroladores, por mencionar algunas materias distintivas.

La principal diferencia de cada carrera radica en su objetivo. La Ingeniería Mecánica se encarga de desarrollar, diseñar y fabricar maquinaria para producir bienes. En cambio, la Ingeniería Mecatrónica se enfoca en implementar y programar máquinas que puedan automatizar procesos de producción para eficientarlos.En otras palabras, un Ingeniero Mecánico es un gran especialista en las tres ramas de la ingeniería (matemáticas, diseño y energía) y su propósito es fabricar máquinas productivas para los procesos implementados bajo la sistematización de un Ingeniero Mecatrónico.

OBJETIVO

Las ingenierías tienen un campo laboral muy amplio. Las industrias donde se puede desenvolver un mecatrónico son la alimenticia, comunicación y transportes, química, automotriz, textil, petrolera y más. Y un ingeniero mecánico puede progresar en sectores donde utilicen la energía hidráulica o en ensamblaje y producción en la industria automotriz, fabricación de electrodomésticos o tecnología biomecánica. Y ambos pueden ser consultores externos o emprendedores de dichos ámbitos.Las dos ofertas educativas tienen bastante demanda en temas de sustentabilidad ambiental y energías limpias. Pues ahora, las necesidades del planeta, requieren que se creen proyectos que ayuden a eficientar procesos utilizando energía limpia que contribuya al bienestar de la ecología.

No es una ciencia ni una tecnología concreta, sino un proceso de integración de tecnologías en sinergia con la misión de mejorar la funcionalidad de un producto.Solíamos hablar de componentes mecánicos, hoy hablamos de objetos industriales conectados que integran inteligencia.En un lado de los motores, cojinetes, bombas, cilindros, en el otro, sensores, autómatas, preaccionadores, etc. Las máquinas ahora pueden autodiagnosticarse y alertar al operador en caso de mal funcionamiento. Esta capacidad les permite optimizar su mantenimiento al intervenir en el momento adecuado y realizar una supervisión real.Es posible llevar a cabo un análisis de pronóstico y mantenimiento preventivo en la instalación reforzando la fiabilidad del equipo y, por lo tanto, su rendimiento.

Ejemplos de Mecatrónica

Un robot es un buen ejemplo de un sistema mecatrónico.La mayoría de los robots integran el software, la electrónica y los diseños mecánicos de una manera sinérgica, lo que significa que las partes separadas actúan juntas de tal manera que el efecto combinado es más fuerte que la suma de los efectos separados de cada uno de los componentes.Algunas de las principales aplicaciones serían: fabricación de productos como Robots, Automóviles, órganos humanos biónicos, naves aeroespaciales, aviones, etc...Todos estos productos están basados ya en esta disciplina, la mecatrónica.

Historia de la Mecatrónica

El término Mecatrónica se introdujo por primera vez en Japón en la terminología técnica por la compañía japonesa Yaskawa Elektric Corporation hacia principios de los años 70 entendiéndose como aquellas actividades de diseño y construcción que incluían sistemas y componentes electrónicos a mecanismos o estructuras de mucha precisión.Los japoneses hicieron entonces patente del término Mecatrónica para proteger sus actividades.Poco después empezó a utilizarse en Estados Unidos y Europa con el fin de unificar las ingenierías que comentamos antes.Hoy en día, la Mecatrónica es un término asociado a la Ingeniería en el que existe un nivel muy alto de combinación de sistemas mecánicos con la electrónica y el control por ordenador.Históricamente, este enfoque se impuso primero a los sistemas de Automatización que necesitaban utilizar tecnologías electrónicas, luego, con la llegada de los ordenadores, los microprocesadores e Internet, se presentaron nuevos productos y la posibilidad de aplicarlo a los productos existentes, que integraban estas tecnologías y que se multiplicaron por diez.La Mecatrónica se estableció por primera vez en el aeronáutica, luego se extendió ampliamente en el automóvil y luego gradualmente invadió los productos de la industria mecánica.

La mecatronica conjuga la mecanica con la electronica y la tecnologia de informacion, va enfocando mucho a la robotica esta orientada a la automatizacion y control de procesos.Mecatrónica contempla Mecánica y Electrónica fundamentalmente y está orientada a la automatización y control de procesos de manufactura en el área industrial y a la mecánica de precisión en productos mecatrónicos, como: cámaras fotográficas autofocus, videos, discos rígidos, lectoras de discos compactos, máquinas lavadoras, lego-matics, etc. Aborda los sistemas de control electrónicos y las tecnologías de información computarizadas.La mecánica es la rama de la física que estudia y analiza elmovimiento y reposo de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. Modernamente la mecánica incluye la evolución de sistemas físicos más generales que los cuerpos másicos. En ese enfoque la mecánica estudia también las ecuaciones de evolución temporal de sistemas físicos como los campos electromagnéticos o los sistemas cuánticos donde propiamente no es correcto hablar de cuerpos físicos.La mecánica es una ciencia perteneciente a la física, ya que los fenómenos que estudia son físicos, por ello está relacionada con lasmatemáticas. Sin embargo, también puede relacionarse con la ingeniería, en un modo menos riguroso. Ambos puntos de vista se justifican parcialmente ya que, si bien la mecánica es la base para la mayoría de las ciencias de la ingeniería clásica, no tiene un carácter tan empírico como éstas y, en cambio, por su rigor y razonamiento deductivo, se parece más a la matemática.

MATERIALES UTILIZADOS

Sin embargo, cada vez hay menos temporizadores, relés, o interruptores independientes. En su lugar, lo habitual está siendo montar pantallas táctiles, autómatas programables (PLC). Incluso, en máquinas pequeñas, la explosión de microcontroladores de bajo coste, como PIC, Arduino o Raspberry Pi, ha convertido toda la parte eléctrica en electrónica. Un circuito electrónico con un microcontrolador gestiona toda la máquina, y solamente necesita complementarse con periféricos de entrada (como los sensores) y salida (como los actuadores)

También la forma de fabricar una máquina ha cambiado. Si miramos un esquema eléctrico de hace algunos años, podíamos encontrar una gran cantidad de páginas, con cientos de elementos conectados entre si. Los cuadros eléctricos eran enormes, y tenían kilómetros de cables.El trabajo de un ingeniero electromecánico era configurar los distintos elementos como si se tratase de un rompecabezas. Cada componentes realizaba una o pocas funciones. Si quería modificar algo, debía sustituir componentes, incluso recablear una parte importante del cuadro.

Ahora el ingeniero mecatrónico diseña la conexión de los elementos mecánicos hasta la placa electrónica, mediante sensores y actuadores eléctricos. El resto de su trabajo es configurar componentes virtuales, codificando un programa informático donde indica lo que debe hacer cada componente en función de ciertas condiciones, que pueden ser externas, según el estado de los elementos conectados a las entradas, o internas, como resultado de operaciones matemáticas, datos memorizados, o temporizadores lógicos. Finalmente compila y descarga el software en el microcontrolador o en el PLC

Ventajas de la mecatrónica

La gran ventaja es que se pueden modificar los circuitos en segundos, cambiando un parámetro del software, sin necesidad de tocar un solo cable,Otro punto positivo es que se pueden diagnosticar las averías y fallos de diseño cómodamente, mirando el estado de las señales en la pantalla del ordenador. Ya no hay necesidad de seguir los cables uno a uno porque nos habíamos equivocado de contacto.Para el fabricante es mucho más económico este sistema, porque ahorra mucho tiempo de diseño, pero sobre todo de fabricación, al eliminar gran parte de materiales y cableados.

Desventajas de la mecatrónica

Sin embargo, hay que explicar también sus desventajas. Para mí, la más importante es que los autómatas y las placas electrónicas se han convertido en auténticas cajas negras. Muchos fabricantes protegen su propiedad intelectual impidiendo el acceso a su software.A la hora de reparar, solamente podemos comprobar que las señales lleguen hasta el PLC, y que las salidas sean correctas. En el caso de periféricos sencillos, casi siempre es suficiente con esto, pero cuando se trata de señales complejas, como datos digitales, hay que trabajar con indicios e intuición, al no saber exactamente qué tipo de señal ha utilizado el ingeniero que la ha diseñado.

Además, los fabricantes te ofrecen la opción de sustituir una placa completa aunque solo se haya averiado un componente valorado en menos de un euro. La reparación puede costar mucho dinero, y en el caso de máquinas antiguas puede que el fabricante ya no exista, complicándose aún más.Esta vez no voy a entrar en valoraciones sobre hasta qué punto es ético este exceso de control por parte de los fabricantes. Me lo reservo para otro post. Quiero centrarme en lo que implica la mecatrónica para los técnicos

Qué debe saber un mecatrónico

Si antes era necesario conocer los elementos eléctricos y mecánicos, además de interpretar los esquemas, ahora hay que añadir los conocimientos en programación para trabajar con autómatas, además de saber electrónica para intervenir en los circuitos. Lo habitual es especializarse en uno o varios de estos campos. Sin embargo, para reparar hay que tener al menos unos conocimientos básicos de todos ellos. Porque conociendo su comportamiento podemos localizar la avería más rápidamente.La alternativa es tener repuestos de todo, y cambiar las piezas una a una, hasta que la máquina funcione. Cuanto mayor sea nuestro conocimiento, menos costará la reparación, y por tanto, mayor será nuestro valor, porque no solo reparamos, sino que ahorramos tiempo y dinero al cliente o a nuestra empres

En el mundo real, es difícil tener repuestos de todo, porque la inversión es enorme, y el espacio de almacenamiento suele ser limitado. Puede ser viable en fábricas con muchas máquinas idénticas, pero en la práctica no suele ser así. Lo más recomendable es tener repuesto de las piezas que sufren desgaste, además tener localizados otros repuestos para poder comprarlos rápidamente, y conocimientos técnicos para reparar el resto. Los departamentos de mantenimiento que mejor funcionan suelen ser los que tienen una gestión óptima de los repuestos, para equilibrar los costes con la disponibilidad.

Para saber si Ingeniería Mecatrónica es la carrera ideal para ti, puedes preguntarte si te gusta la tecnología y los procesos detrás de ella, las matemáticas y la física; si te interesa el trabajo con máquinas y dispositivos; si te consideras una persona organizada y metódica con la capacidad de trabajar en equipos multidisciplinarios. Si la mayoría de tus respuestas son sí, entonces no lo dudes más. Has encontrado la carrera ideal para ti.El siguiente paso es investigar cuáles son las universidades que ofrecen esta carrera; te recomendamos elegir aquella que te brinde un plan de estudios actualizado, oportunidades de movilidad internacional, acreditaciones por instancias avaladas en el ramo y las mejores instalaciones para llevar a cabo tus proyectos.

Oportunidades de la mecatrónica

En el mercado actual, cada vez hay más necesidad de técnicos altamente cualificados.Es habitual que una empresa deba pagar miles de euros para que un técnico se desplace a su fábrica. Quizás la avería no lleve más de un par de horas, pero los desplazamientos son caros, y la mano de obra cualificada también.Si eres capaz de resolver esa avería a un cliente de tu misma ciudad, le estarás ahorrando mucho dinero, y no le importará pagarte bien. Es más, tendrás a un cliente fiel durante mucho tiempo. Te lo digo por experiencia.Si estás en el mundo de la mecatrónica o quieres formar parte de él, felicidades. Es un campo apasionante. Pero no olvides que tu formación no terminará nunca. Siempre debes aprender cosas nuevas, para aumentar tu valor como profesional, y para no quedarte obsoleto. El mercado evoluciona a pasos agigantados