electromecánica

La electromecánica ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} combina procesos y procedimientos derivados de la ingeniería eléctrica y la ingeniería mecánica . La electromecánica se centra en la interacción de los sistemas eléctricos y mecánicos como un todo y en cómo interactúan entre sí. Este proceso es especialmente relevante en sistemas como las máquinas eléctricas rotativas de CC o CA, que pueden diseñarse y operarse para generar energía a partir de un proceso mecánico ( generador ) o utilizarse para impulsar un efecto mecánico ( motor ). La ingeniería eléctrica en este contexto también abarca la ingeniería electrónica .

Los dispositivos electromecánicos son aquellos que combinan procesos eléctricos y mecánicos. Estrictamente hablando, un interruptor manual es un componente electromecánico debido a que el movimiento mecánico genera una salida eléctrica. Si bien esto es cierto, el término generalmente se refiere a dispositivos que utilizan una señal eléctrica para crear un movimiento mecánico, o viceversa, un movimiento mecánico para crear una señal eléctrica. A menudo, implican principios electromagnéticos, como en los relés , que permiten que un voltaje o corriente controle otro voltaje o corriente de un circuito, generalmente aislado, mediante la conmutación mecánica de conjuntos de contactos, y en los solenoides , mediante los cuales un voltaje puede accionar un mecanismo móvil, como en las electroválvulas.

Antes del desarrollo de la electrónica moderna, los dispositivos electromecánicos se utilizaban ampliamente en subsistemas complejos, como máquinas de escribir eléctricas , teletipos , relojes , los primeros sistemas de televisión y las primeras computadoras digitales electromecánicas . La electrónica de estado sólido ha reemplazado a la electromecánica en muchas aplicaciones.

El primer motor eléctrico fue inventado en 1822 por Michael Faraday . El motor se desarrolló apenas un año después de que Hans Christian Ørsted descubriera que el flujo de corriente eléctrica crea un campo magnético proporcional. ^{[ 5 ]} Este primer motor consistía simplemente en un alambre parcialmente sumergido en un vaso de mercurio con un imán en el fondo. Al conectar el alambre a una batería, se creaba un campo magnético, y esta interacción con el campo magnético emitido por el imán hacía que el alambre girara.

Diez años después, Michael Faraday inventó el primer generador eléctrico. Este generador consistía en un imán que pasaba a través de una bobina de alambre e inducía una corriente que se medía con un galvanómetro. Las investigaciones y experimentos de Faraday sobre la electricidad constituyen la base de la mayoría de los principios electromecánicos modernos que se conocen hoy en día. ^{[ 6 ]}

El interés por la electromecánica aumentó considerablemente con la investigación en comunicaciones de larga distancia. El rápido incremento de la producción durante la Revolución Industrial generó una demanda de comunicaciones intracontinentales, lo que permitió que la electromecánica se incorporara al servicio público. Los relés tuvieron su origen en la telegrafía , ya que se utilizaban dispositivos electromecánicos para regenerar las señales telegráficas. El conmutador Strowger , el conmutador de panel y dispositivos similares se utilizaron ampliamente en las primeras centrales telefónicas automatizadas . Los conmutadores de barra transversal se instalaron por primera vez de forma generalizada a mediados del siglo XX en Suecia , Estados Unidos , Canadá y Gran Bretaña , y rápidamente se extendieron al resto del mundo.

Los sistemas electromecánicos experimentaron un enorme avance entre 1910 y 1945, coincidiendo con las dos guerras mundiales. La Primera Guerra Mundial impulsó el desarrollo de nuevos sistemas electromecánicos, como los focos y las radios, utilizados por todos los países. ^{[ 7 ]} Para la Segunda Guerra Mundial , los países habían desarrollado y centralizado sus fuerzas armadas en torno a la versatilidad y la potencia de la electromecánica. Un ejemplo de estos sistemas, aún en uso, es el alternador , creado para alimentar equipos militares en la década de 1950 y posteriormente adaptado para automóviles en la década de 1960. En la posguerra, Estados Unidos se benefició enormemente del desarrollo militar de la electromecánica, ya que las tareas domésticas fueron rápidamente sustituidas por sistemas electromecánicos como microondas, refrigeradores y lavadoras. Los sistemas de televisión electromecánicos de finales del siglo XIX tuvieron menos éxito.

Las máquinas de escribir eléctricas se desarrollaron, hasta la década de 1980, como "máquinas de escribir con asistencia eléctrica". Contenían un único componente eléctrico: el motor. Donde antes la pulsación de la tecla movía directamente una barra de escritura, ahora activaba mecanismos mecánicos que dirigían la potencia mecánica del motor a la barra de escritura. Esto también se aplicó a la posterior IBM Selectric . En los Laboratorios Bell , en 1946, se desarrolló la computadora Bell Modelo V. Era un dispositivo electromecánico basado en relés; los ciclos duraban segundos. En 1968, los sistemas electromecánicos aún se consideraban seriamente para una computadora de control de vuelo de aeronaves, hasta que se adoptó un dispositivo basado en electrónica de integración a gran escala en la Computadora Central de Datos Aéreos .

Actualmente, los procesos electromecánicos son utilizados principalmente por las compañías eléctricas. Todos los generadores que funcionan con combustible convierten el movimiento mecánico en energía eléctrica. Algunas energías renovables, como la eólica y la hidroeléctrica, se alimentan mediante sistemas mecánicos que también convierten el movimiento en electricidad.

En los últimos treinta años del siglo XX, los equipos que generalmente utilizaban dispositivos electromecánicos se volvieron menos costosos. Esto se debió a que empleaban circuitos de microcontroladores integrados más fiables , que contenían millones de transistores, y un programa para realizar la misma tarea mediante lógica. Los componentes electromecánicos solo tenían partes móviles, como los actuadores electromecánicos . Esta lógica más fiable ha sustituido a la mayoría de los dispositivos electromecánicos, ya que cualquier punto de un sistema que dependa del movimiento mecánico para su correcto funcionamiento inevitablemente sufrirá desgaste mecánico y acabará fallando. Los circuitos electrónicos bien diseñados, sin partes móviles, seguirán funcionando correctamente casi indefinidamente y se utilizan en la mayoría de los sistemas de control de retroalimentación sencillos. Los circuitos sin partes móviles se encuentran en una gran cantidad de artículos, desde semáforos hasta lavadoras .

Otro tipo de dispositivo electromecánico son los dispositivos piezoeléctricos , pero estos no utilizan principios electromagnéticos. Los dispositivos piezoeléctricos pueden generar sonido o vibración a partir de una señal eléctrica, o bien generar una señal eléctrica a partir de sonido o vibración mecánica.

Para convertirse en ingeniero electromecánico, los cursos universitarios típicos incluyen matemáticas, ingeniería, informática, diseño de máquinas y otras clases de automoción que ayudan a adquirir habilidades para la resolución de problemas y el análisis de fallos en las máquinas. Para ser ingeniero electromecánico se requiere una licenciatura, generalmente en ingeniería eléctrica, mecánica o electromecánica. A abril de 2018, solo dos universidades, la Universidad Tecnológica de Michigan y el Instituto Tecnológico Wentworth , ofrecían la carrera de ingeniería electromecánica . Para ingresar al campo electromecánico como técnico de nivel inicial, basta con un título de asociado.

En 2016, aproximadamente 13.800 personas trabajaban como técnicos electromecánicos en Estados Unidos. La perspectiva laboral para los técnicos entre 2016 y 2026 es de un crecimiento del 4%, lo que representa un aumento de unos 500 puestos de trabajo. Esta perspectiva es más lenta que el promedio. ^{[ 16 ]}

Citas

Fuentes

• Davim, J. Paulo, editor (2011) Mecatrónica , John Wiley & Sons ISBN 978-1-84821-308-1.
• Furlani, Edward P. (15 de agosto de 2001). Imanes permanentes y dispositivos electromecánicos: materiales, análisis y aplicaciones . Serie de electromagnetismo de Academic Press. San Diego: Academic Press . ISBN 978-0-12-269951-1OCLC 47726317​​ 
• Krause, Paul C.; Wasynczuk, Oleg (1989). Dispositivos de movimiento electromecánicos . Serie McGraw-Hill de ingeniería eléctrica e informática. Nueva York: McGraw-Hill . ISBN 978-0-07-035494-4OCLC 18224514 .​ 
• Szolc T., Konowrocki R., Michajlow M., Pregowska A., Una investigación de los efectos del acoplamiento electromecánico dinámico en sistemas de accionamiento de máquinas impulsados ​​por motores asíncronos, Mechanical Systems and Signal Processing, ISSN 0888-3270 , vol. 49, págs. 118-134, 2014  
• "Primera Guerra Mundial: Tecnología y armas de guerra | NCpedia". www.ncpedia.org . Consultado el 22 de abril de 2018.

• Un primer curso de electromecánica. Por Hugh Hildreth Skilling. Wiley, 1960.
• Electromecánica: un primer curso sobre conversión de energía electromecánica, Volumen 1. Por Hugh Hildreth Skilling. RE Krieger Pub. Co., 1 de enero de 1979.
• Electromecánica y maquinaria eléctrica. Por JF Lindsay y MH Rashid. Prentice-Hall, 1986.
• Dispositivos de movimiento electromecánicos. Por Hi-Dong Chai. Prentice Hall PTR, 1998.
• Mecatrónica: Electromecánica y Controlmecánica. Por Denny K. Miu. Springer London, Limited, 2011.