La ingeniería mecánica es una de las disciplinas de ingeniería con el campo más amplio de aplicaciones. Los ingenieros mecánicos diseñan, desarrollan, construyen y evalúan todo tipo de sistemas, dispositivos y máquinas que involucran la transformación de distintas formas de energía para la obtención de trabajo útil y la producción de cualquier producto.
De este modo, los ingenieros mecánicos tienen un rol fundamental en un rango muy diverso de industrias, tales como la producción y conversión de energía, la minería, el transporte terrestre, aeroespacial y marítimo, la manufactura, la automatización y robótica, los sistemas microelectromecánicos, la biotecnología, los sensores e instrumentos, la nanotecnología y muchas más.
Integración de Conocimientos en el Plan de Estudios
La asignatura de tercer año del plan de estudio de Ingeniería Civil Mecánica e Ingeniería Civil Aeroespacial busca integrar los conocimientos adquiridos durante los primeros semestres de estudio. Los estudiantes usan sus conocimientos de la Mecánica de Sólidos, Mecánica de Fluidos, Programación, Materiales y Métodos de Fabricación, para generar sus soluciones.
Utilizan herramientas de cálculo y diseño colaborativo, gestión de proyecto y ponen en práctica sus habilidades de comunicación a través de presentaciones e informes.
Desafíos Prácticos en la Formación de Ingenieros
Guiados por el académico Frank Tinapp Dautzenberg, estudiantes de Ingeniería Aeroespacial e Ingeniería Mecánica debieron desarrollar soluciones para superar dos desafíos: uno terrestre y otro marítimo, ambos vinculados al transporte de cargas.
En el primero, las y los estudiantes debían diseñar un vehículo capaz de soportar una carga determinada, descender por la rampa del Foro y frenar antes de una cierta distancia. En el caso de la segunda prueba, debían preparar un vehículo que fuera capaz de atravesar dos veces la pileta del Foro en el menor tiempo posible.
“Todo esto se evalúa a modo de competencia. Quién lleva la máxima carga en el mínimo tiempo y además hay un límite en el presupuesto que nosotros les entregamos a los estudiantes para que desarrollen sus soluciones. El que resuelven el desafío con el menor dinero también se lleva un puntaje adicional y al final eso tiene un impacto en la nota final de la asignatura”, detalló Tinapp.
Experiencia Refrescante y Desafiante para los Estudiantes
La actividad fue bien valorada por las y los estudiantes, quienes en todo momento revisaban sus cálculos y hacían pruebas para lograr el mejor resultado posible.
Catalina Sanhueza, una de las estudiantes de la asignatura, dijo que la modalidad implementada fue “refrescante, un cambio dentro del día a día”, dijo. Sin embargo, también reconoció que “es bastante desafiante, pero también es entretenida.
Nos ha generado muchos dolores de cabeza durante el semestre porque es la primera instancia que tenemos que trabajar como ingenieros en buscar una solución desde cero, buscando componentes, rediseñar las cosas, mucho fallo, mucho volver a intentarlo. A veces nos encontramos sobre la marcha que hay cosas que fallan y tenemos que resolverlas en el minuto.
Participación en Proyectos Espaciales Reales
Matías Vidal, Elías Obreque y Samuel Gutiérrez son parte de los estudiantes detrás de los experimentos de SUCHAI-2, SUCHAI-3 y PlantSat, los nanosatélites del Programa Espacial de la U. de Chile que parten al espacio en abril. Tras participar en la delegación que viajó a EE.UU.
Contribuciones Específicas de los Estudiantes
- Matías Vidal: Su línea de investigación es sobre la estimación de posición de satélites de menos de 100 gramos llamados femtosatélites, utilizando el enlace de comunicación con los cubesats.
- Elías Obreque: Ha participado en el diseño de los soportes de la cámara de contaminación lumínica y el contenedor hermético que lleva una planta al espacio.
- Samuel Gutiérrez: Trabaja especialmente en el star tracker, un sensor de orientación de alta precisión, basado en la identificación de patrones de estrellas observados en una cámara.
El Programa Espacial de la Universidad de Chile
“El Programa Espacial de la Universidad de Chile me enseñó mucho sobre trabajo en equipo, colaborar con personas de distintas disciplinas y la importancia de la resiliencia.
Mientras comenzaba esta transición, como ingeniero fui participando activamente en las pruebas funcionales de cada componente y subsistema que componen un satélite.
“Mi línea de investigación está centrada en la estimación y el control de orientación inteligente de sistemas aeroespaciales basados en propulsión de estado sólido. Por lo tanto, mi labor en esta etapa final del proyecto es obtener la mayor cantidad de datos espaciales relacionados a la dinámica del satélite para aprender de ellos.
“Poder estar en Embry Riddle Aeronautical University, Florida, me ha permitido aprender de este proceso y me da nuevas herramientas para abordar este desafío. Por otro lado, esta oportunidad me permite conectarme con investigadores de otros países que hacen cosas similares a las mías, oportunidades de las cuales se producen ideas nuevas para futuras misiones espaciales.
“Mi línea de investigación se fundamenta en el estudio de estos sensores y su uso en nanosatélites. Desarrollamos e incorporamos un star tracker para cada uno de los satélites que integramos hoy. Esta información de orientación es fundamental para brindar al satélite la capacidad de apuntamiento preciso, capacidad que puede ser usada por otros experimentos dentro de los satélites, tales como: la cámara PCO, que medirá niveles de contaminación lumínica; y el planar langmuir-probe, usado para medir características ionósfericas.
Experimentos Científicos en el Espacio
Mientras que el PlantSat transporta una planta del tipo Tillandsia (o clavel del aire), análoga a las utilizadas para alimentación y generación de oxígeno, pero que no requiere sustrato para sobrevivir, además de contenedores con organismos extremófilos, que pueden ser útiles en posibles aplicaciones espaciales (purificación del agua, degradación de residuos) o tener uso en una potencial minería espacial.
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