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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.

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