Las nuevas tecnologías aplicadas a las ingenierías
El interés por el cambio tecnológico ha venido creciendo de manera explosiva en las últimas décadas. La política industrial, tanto en los países desarrollados como en los países en vías de desarrollo, incluye cada vez mas explícitamente el componente tecnológico. Por esta razón, las innovaciones tecnológicas se estan convirtiendo en un pre-requisito para la conceptualización, planificación, calculo y posterior ejecución de una obra civil.
Para que una revolución tecnológica se difunda de una rama de la ingeniería a otra, se requiere algo mas que la constatación de un nuevo potencial técnico. La difusión coherente exige un vehículo sencillo de propagación, accesible a millones de agentes individuales de decisión. He sugerido que el elemento organizador del mecanismo selectivo y estructurador de cada paradigma seria un insumo - o conjunto de insumos- capaz de ejercer una influencia determinante en el comportamiento de la estructura de costos relativos. Este seria el vector de incorporación del nuevo paradigma al sentido común de ingenieros.

Dicho insumo, llega a jugar un papel orientador de esa naturaleza, cuando cumple las siguientes condiciones
(a) Su costo relativo debe ser bajo de manera obvia y con tendencias decrecientes claramente previsibles.
(b) Su oferta, a pesar de una demanda creciente, debe aparecer como ilimitada.
(c) Su potencia universalidad de usos, para propósitos productivos, debe ser masiva y evidente.
(d) Debe encontrarse a la raíz de un sistema de innovaciones técnicas yorganizativas, claramente reconocidas como capaces de cambiar el perfil y reducir los costos del equipamiento, de la mano de obra y de los productos.
Esta conjunción de características esta dada hoy para la microelectrónica. Por esta razón, orienta cada vez mas el sentido común ingenieril hacia su uso intensivo, modelando gradualmente la nueva frontera de practica productiva optima, tanto para las industrias existentes como para las ramas nuevas.
Hasta hace poco, la conjunción estaba dada para el petróleo barato, el cual, junto con los insumos petroquímicos y otros materiales energo-intensivos, sustenta el paradigma de producción en masa, desplegado plenamente a partir de la segunda post-guerra y hoy agotado. En la onda larga anterior, desencadenada a fines del siglo pasado, el rol de factor clave correspondió al acero barato, el cual impulsa el crecimiento de las industrias de ingeniería pesada, mecanica, eléctrica y química.
Por supuesto que ninguno de estos insumos era ''nuevo'' desde el punto de vista técnico. Cada uno de ellos tenia una historia previa de desarrollo bajo el paradigma anterior e incluso mucho mas tiempo atras. El acero se difundió como una variante técnica del hierro para usos específicos, hasta que los procesos Bessemer y Siemens Martín redujeron su costo a un décimo, abriendo el camino para su conversión en el material basico para las grandes obras civiles y los equipos de generación eléctrica. El petróleo había sido utilizado para propósitos limitados hasta que el motor de combustión interna lo transformo en la principal fuentede energía para todo tipo de equipos de transporte. Y este uso, junto con la generación de electricidad a partir de derivados de petróleo, se hizo barato cuando los avances tecnológicos en refinación se conjugaron con la extracción de petróleo de bajo costo, especialmente de los yacimientos del Medio Oriente.
La electrónica comenzó con valvulas, luego se dio un gran salto en confiabilidad y en costos con los transistores. Pero, por largo tiempo, la electrónica se desarrolla bajo la lógica del paradigma de producción masiva energo-intensiva, contribuyendo a ampliar la gama d innovaciones sucesivas en bienes durables de consumo, armamento masivo y a colaborar en el desarrollo de los instrumentos de control de procesos en la industria química. Su aplicabilidad universal solo se hizo visible cuando sus funciones iniciales de control convergieron demanda sinergetica con el procesamiento de datos. Y esta ubicuidad potencial se transforma en lógica tecnico-económica, cuando la integración en gran escala permite producir microprocesadores y otros ''chips'' microelectronicos cada vez mas potentes y cada vez mas baratos. Hacia el futuro podría especularse que la biotecnología podría quizas seguir un camino similar, llegando a alguna forma de salto tecnológico generador de una drastica reducción en costos, luego crecer y desarrollarse por un tiempo como un sistema tecnológico cada vez mas importante, bajo la lógica del paradigma liderado y moldeado por la microelectrónica.
De la discusión que antecede que quede claro que el esfuerzo que proponemos no se centraen la industria electrónica misma sino en las nuevas tendencias que su desarrollo y difusión generan en el conjunto de las ramas de las ingenierias.
En general, la incorporación de equipamiento electrónico permite elevar la calidad de los productos y la precisión en el control del proceso de producción, al mismo tiempo que elevar la productividad del trabajo y el rendimiento de la inversión en equipos e insumos. Esto último se traduce en el ahorro de energía y materiales por diversas vías.
En las industrias de fabricación, a la reducción del tamaño de los productos se agrega el diseño con margenes mas estrechos de tolerancia permitidos por herramientas de gran precisión. Por otra parte, el uso de instrumentación de control se orienta a la reducción del desperdicio u de la proporción de rechazos mendiante controles de calidad ''en línea'' en varios puntos del proceso. Este nuevo énfasis en la eficiencia de los insumos materiales, al reducir su incidencia, en el costo final, permite utilizar materiales mas caros por mas precisamente adaptados al uso. La consecuencia puede ser una creciente diversificación del patrón de consumo de materiales de ingeniería.
En las industrias de procesamiento, la instrumentación electrónica facilita la instalación de sistemas de reciclaje energético y de materias primas y favorece la recuperación de todos los sub-productos con posible valor comercial. El modelo ''ideal'' seria la planta de ciclo cerrado, multi-producto, sin efluentes.
Esta tendencia del nuevo modelo hacia una utilización racional de los insumos aparececomo un factor capaz de permitir la aceleración del crecimiento económico, eludiendo la amenaza, implícita en la continuación del paradigma anterior, de agotamiento de los recursos naturales. Otro tanto ocurre con la posibilidad de reducir los niveles de contaminación ambiental.
El acoplamiento del diseño computarizado con la manufactura computarizada, conjuntamente con los avances previstos en la productividad del desarrollo de los ''programas'', permite la disminución del costo relativo de la innovación y acortan la duración de las curvas de aprendizaje. Esto hace de la ingeniería de diseño una actividad intensiva en capital y la convierte en una función integrada al proceso productivo con participación crucial en la productividad y la competencia. Los centros de investigación, desarrollo e ingeniería de diseño tienden a integrarse entre sí, a asociarse mucho mas estrechamente con el proceso productivo u a jugar un papel central no solo en la gerencia estratégica sino en la programación a corto y mediano plazo.
Una de la base en la ingeniería moderna es el avance que se ha realizado en los métodos numéricos. Una consecuencia de éstos es el método de ''Elementos Finitos'' que es aplicable a toda clase de problemas (estos incluyen analisis estructurales, transferencia de calor, flujo de fluidos, y electromagnéticos). El empleo sistematico de la computación en el diseño, mantenimiento y evaluación de procesos, equipos industriales, obras civiles, etc., se ha hecho cotidiano en los países industrializados. La simulación numérica de estos procesos odel comportamiento de los equipos antes de que sean incluidos en la practica industrial, o incluso fabricados, constituye una significativa ventaja comparativa para aquellos que disponen d los instrumentos necesarios. Una simple y económica simulación numérica previa a la implementación industrial del objeto puede poner en evidencia fallas ocultas u así ahorrar considerables cantidades de dinero o inclusive salvar vidas humanas. Permite también la obtención de un diseño optimo que seria imposible de otra manera. El rango de las aplicaciones del método de elementos finitos abarca la extracción de petróleo en un medio poroso, la evaluación de la seguridad de un hospital ante un evento sísmico y hasta el analisis de la fractura de un hueso humano. Mostramos algunas graficas generadas en programas de elementos finitos
Métodos clasicos de diseño intentan resolver problemas de campo directamente formando ecuaciones diferenciales constitutivas basadas en principios fundamentales de la física. Soluciones son posibles par los mas simples casos de geometría, carga y condiciones de borde. El fin es crear un modelo efectivo tanto en la exactitud como en el costo. Existen programas que ofrecen la mas nueva tecnología para la conexión entre el diseño de la ingeniería, el analisis y la evaluación de los resultados. Cada programa tiene su aplicación, algunos tienen un especial énfasis en la ingeniería estructural lineal y no lineal y en aplicaciones para transferencia de calor. Se pueden usar para atacar problemas complejos de analisis como estructuras con grandesdeformaciones, materiales no lineales, con cargas complejas o condiciones de borde complejas tales como contacto. Por otro lado, hay programas que proveen un ambiente abierto, integrado, para un analisis multi-disciplinario de diseño, es decir, permite al usuario conceptualizar, desarrollar y examinar un producto, a través de la simulación por computadora, antes de fabricar el mismo.
La utilización de programas para el diseño por computadora no solo permite optimizar la configuración funcional y estructural de cada producto y de cada pieza, sino que facilita la ''experimentación'' simulada con diversos materiales opcionales para seleccionar la alternativa mas eficiente en comportamiento y costos. En el pasado, un proceso de optimización de esta naturaleza habría presentado costos prohibitivos en prototipos de prueba, por lo demas poco justificables dado el bajo costo de los materiales. Esta transformación de las condiciones y la economía del area de diseño es uno de los factores que establece una fuerte complementariedad entre la creciente capacidad de los laboratorios de investigación para crear materiales especiales y la posibilidad en manos de los usuarios para evaluarlos, seleccionarlos y especificarlos.
La incorporación de materiales no tradicionales establece también lazos de Retroalimentación con los cambios en los métodos de producción. Un caso particularmente dinamico de interacción entre innovaciones conexas en productos, materiales y equipos de procesamiento es el resultante de la incorporación de las ceramicas como material de ingeniería.