Tendencias21

La alta eficiencia es el nuevo reto de la ingeniería

La última etapa de la evolución de la ingeniería se llama la alta eficiencia, entendida como el saber que permite hacer más cosas con menos recursos. Conseguir un nuevo récord, volar más alto, más lejos, más deprisa, requiere, y sobre todo en el campo aeroespacial, incrementos de eficiencia. La inventiva, la precisión, la disminución de la incertidumbre, son los elementos que permiten alcanzar los objetivos. La ingeniería de mayor eficiencia solamente puede conseguirse si los ingenieros bajan de su pedestal y se acercan a los usuarios del producto final. Por Pedro Duque.

La alta eficiencia es el nuevo reto de la ingeniería

La evolución de la ingeniería a lo largo de la historia está marcada por varias líneas, una de las cuales y la más avanzada es el incremento de la eficiencia, entendida como el saber que permite hacer más con menos recursos. El incremento de la eficiencia lo dan, cada una por su parte, la inventiva y la precisión.

Los edificios de antaño eran mucho menos eficientes, y se puede reseñar como una revolución en este campo la aparición del estilo gótico, en el cual y comparando con el románico anterior las estructuras estaban diseñadas de forma que la cantidad de material resultaba mucho menor, lo que dio lugar a los grandes ventanales y a la luz en el interior de las edificaciones.

La ingeniería de automoción se ha beneficiado de aumentos enormes de eficiencia, los cuales permiten con el mismo peso alcanzar muchísimo mejores prestaciones (el peso de un Ford T y el de un Formula 1 actual son iguales, 600 kg). Es obvia la evolución incluso más rápida de la aviación y los logros conseguidos, incluido alcanzar la órbita terrestre y finalmente los planetas del sistema solar.

¿Cual es el motivo de tamaño esfuerzo? Evidentemente, uno debe ser económico. En efecto, el incremento de la eficiencia en los ingenios permite introducir nuevas características demandadas por el mercado.

Ir más lejos

Es conocido de todos que el Renault Espace fue una revolución en su concepto e introdujo la categoría de furgoneta familiar de buenas prestaciones, tanto o mejores que las de una berlina pequeña.

Sin embargo, el paso de los años cambió las prioridades de los compradores y surgieron las agencias independientes de ensayos, las cuales descubrieron que la estructura de este modelo era muchas veces menos segura que la de un coche normal ante un choque.

Los ingenieros de Renault hicieron entonces un esfuerzo de eficiencia, redujeron el peso de los componentes del automóvil e introdujeron estructuras adicionales que hacen de los modelos actuales uno de los coches más seguros del mercado.

El otro motivo para tanto esfuerzo es el afán de ir más allá. Conseguir un nuevo récord, volar más alto, más lejos, más deprisa, requiere, y sobre todo en el campo aeroespacial, de incrementos de eficiencia; no para gastar menos, o ser más económicos, sino en este caso simplemente para lograr el objetivo. La eficiencia no hay más remedio que aumentarla cuando los márgenes son negativos.

La alta eficiencia es el nuevo reto de la ingeniería

Aumentar la eficiencia

¿Cómo se incrementa la eficiencia?. En primer lugar entra la inventiva. Infinidad son los ejemplos de ingenieros que, usando pensamiento independiente y echando mano de su sólida formación científica, revolucionaron las formas y los métodos y discurrieron mejores formas de resolver los problemas reales.

Los mencionados logros góticos del arco ojival y los arbotantes son ejemplos; la quilla y la hélice de los barcos no estuvieron siempre ahí, sino que las inventó alguien; el carburador y el diferencial resolvieron también problemas complejos; aunque muy antiguo, el invento del arado debe contar entre los más importantes de la historia de la humanidad; y, por fin, en el campo aeronáutico, los alerones permitieron pasar del control semimágico al control repetible.

En segundo lugar, la eficiencia se incrementa con precisión. Es ésta una labor mucho más sistemática y ardua en la cual generación tras generación de ingenieros logra reducir los márgenes de error entre las estimaciones teóricas y el comportamiento real de los ingenios. Como consecuencia de ello, se puede proceder a reducir el factor de seguridad, omnipresente número que determina directamente la eficiencia de estructuras equivalentes.

Reducir la incertidumbre

Se identifican cuatro factores que disminuyen la incertidumbre y por tanto permiten mejorar la eficiencia en ingeniería. Son, con ejemplos tomados de la aeronáutica:

– Conocimiento del entorno: atmósfera estándar, perfil de ráfagas.
– Cálculo de su efecto: distribución de sustentaciones, cálculos aeroelásticos.
– Caracterización del material: resistencia estática y a fatiga de las aleaciones usadas.
– Exacto uso y mantenimiento: revisiones periódicas exhaustivas de motor y estructura.

Es condición imprescindible contar con la colaboración de operarios y usuarios disciplinados, exactos y responsables para conseguir la máxima eficiencia en ingeniería. Por lo tanto, el ingeniero debe siempre tener esto en cuenta si pretende diseñar con factores de seguridad por debajo del doble, e incluir en sus diseños las ideas necesarias para facilitar el trabajo de esos profesionales que vienen detrás en la cadena del concepto a la explotación comercial.

Bajar del pedestal

Concretamente, y se viene haciendo de forma sistemática cada vez creciente en el campo aeroespacial, los ingenieros deben invitar a operarios y usuarios a participar en las etapas preliminares de diseño para obtener de ellos ideas que permitan mejorar la repetitividad de mantenimiento/explotación.

A su vez, los ingenieros deben permanecer inquietos y visitar los talleres donde se mantienen los equipos análogos al que están diseñando, para poder incluir la facilidad de mantenimiento y uso entre los factores de diseño, y a la vez tratar de ponerse en el lugar de los operarios para evitar cualquier factor que pudiera inducir a error en el mantenimiento o el uso posterior.

La ingeniería de mayor eficiencia solamente puede continuar progresando si los ingenieros bajan de su pedestal y se acercan a los usuarios del producto final.

Pedro Duque es ingeniero aeronáutico y astronauta. Este texto es el resumen de la conferencia magistral que pronunció el pasado 10 de marzo en Madrid con motivo de la inauguración de los actos del centenario del Instituto de la Ingeniería de España. Se reproduce con autorización del autor.

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Los rollos del Mar Muerto podrían remontarse hasta el Antiguo Testamento, según la IA 6 junio, 2025
    La IA sugiere que los manuscritos del Mar Muerto se remontan hasta el Antiguo Testamento, por lo que serían mucho más antiguos de aquello que se pensaba hasta hoy: el modelo ha analizado las imágenes digitalizadas de los pergaminos, estudiando la curvatura y la geometría de las trazas de tinta en la escritura presente en […]
    Pablo Javier Piacente / T21
  • 60 millones de años de ecosistemas estables nos enseñan sobre la pérdida de especies actual 6 junio, 2025
    Dos cambios ambientales importantes han provocado transformaciones globales en grandes comunidades de herbívoros en los últimos 60 millones de años. Los investigadores han logrado demostrar cómo estos ecosistemas se mantuvieron notablemente resistentes a pesar de la extinción de algunas especies, la aparición de otras y las variaciones en el entorno.
    Pablo Javier Piacente / T21.
  • Un nuevo adelanto en fusión nuclear nos acerca a la energía limpia e ilimitada 6 junio, 2025
    El estelarizador Wendelstein 7-X de Alemania ha establecido un nuevo punto de referencia para los reactores de fusión nuclear, acercando un poco más a la realidad al sueño de la energía limpia y casi ilimitada.
    Redacción T21
  • El océano se apaga: un silencioso oscurecimiento amenaza la vida marina 6 junio, 2025
    En las profundidades del océano, donde la luz es vida, una sombra avanza silenciosa. Más de una quinta parte de la superficie marina mundial se ha oscurecido en las dos últimas décadas, reduciendo la zona fótica —el hábitat de la mayoría de los seres marinos— y desencadenando una crisis ecológica de alcance planetario.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Una sinapsis artificial consigue ver casi como un humano 5 junio, 2025
    Los investigadores crearon un dispositivo de redes neuronales artificiales integradas con eficiencia energética y capacidades de visualización y discriminación de color casi humanas, demostrando un gran potencial para aplicaciones de visión por ordenador.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • El calentamiento global ha convertido a la atmósfera en una fuerza sedienta 5 junio, 2025
    La demanda evaporativa atmosférica ha intensificado en un 40% la severidad de las sequías globales desde 1981, acelerando el avance del desierto incluso sobre regiones tradicionalmente húmedas. El calentamiento global está alterando profundamente los patrones hidrológicos planetarios, sugiere un estudio.
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21
  • Crean un bolígrafo magnético que puede detectar la enfermedad de Parkinson 5 junio, 2025
    Un bolígrafo con tecnología magnética capta los movimientos al escribir y los analiza mediante una red neuronal artificial y aprendizaje automático. Los primeros resultados son prometedores y podrían significar un gran avance en el diagnóstico del Parkinson.
    Pablo Javier Piacente / T21
  • Paisajes perdidos: cómo la inteligencia artificial resucita la Europa que Felipe II transformó 5 junio, 2025
    Durante siglos, las marismas y lagunas de Europa Central fueron drenadas y convertidas en campos de cultivo, siguiendo técnicas que se expandieron desde la época de Felipe II. Una nueva técnica utiliza inteligencia artificial y mapas históricos para devolver la vida —al menos digitalmente— a esos paisajes desaparecidos, permitiendo comprender cómo el pasado sigue influyendo […]
    Redacción T21
  • Asteroides "invisibles" alrededor de Venus podrían ser una amenaza para la Tierra 5 junio, 2025
    Un nuevo estudio sugiere que los "asteroides coorbitales" no identificados alrededor de Venus pueden tener la capacidad de impactar contra nuestro planeta en el futuro, con consecuencias potencialmente devastadoras. Sin embargo, no existe una amenaza inmediata.
    Redacción T21
  • La sombra de la minería submarina se cierne sobre el futuro de los océanos 5 junio, 2025
    Del 9 al 13 de junio Niza acogerá la Tercera Conferencia de la ONU sobre el Océano, orientada a fortalecer la gobernanza marina y movilizar recursos para el ODS 14. No obstante, el creciente impulso hacia la minería en aguas profundas, un tema que divide a la comunidad internacional, desafía la capacidad de la conferencia […]
    EDUARDO MARTÍNEZ DE LA FE/T21