La ingeniería mecánica es una de las ramas más antiguas y genéricas de la ingeniería. Su naturaleza amplia hace que sea una carrera muy exigente, ya que requiere que los estudiantes desarrollen un conocimiento y conjunto de habilidades que abarque muchas áreas, desde diseño y fabricación hasta materiales, fluidos y termodinámica. Muchas escuelas ofrecen a los estudiantes la opción de concentrarse o especializarse en un área específica de la ingeniería mecánica.
Puede surgir la pregunta de si es mejor concentrarse en un área específica de la ingeniería mecánica o convertirse en un experto en tantas áreas como sea posible. La respuesta corta es que definitivamente es beneficioso enfocarse en convertirse en un experto en un área especializada. Sin embargo, antes de hacerlo, es importante explorar las diferentes ramas de la ingeniería mecánica y determinar qué es exactamente lo que te gusta.
Puedes ser alguien que sabe que le gustaría trabajar en la industria naval, médica o aeroespacial y diseñar un producto específico, como el robot quirúrgico intuitivo DaVinci o el avión Boeing 747. En cualquier caso, debes elegir un área que tenga un futuro prometedor y en la que tengas pasión.
Áreas de especialización en Ingeniería Mecánica
A continuación, presentaré las siete áreas de especialización en ingeniería mecánica en las que no puedes equivocarte, así como los conocimientos y habilidades que debes desarrollar para cada especialización y los diferentes tipos de trabajo que puedes realizar después de graduarte.
1. Mecatrónica
La mecatrónica es actualmente una de las mejores especializaciones de ingeniería mecánica. Combina conocimientos de ingeniería mecánica, eléctrica y de software para diseñar y desarrollar sistemas electromecánicos utilizando vehículos autónomos y diferentes tipos de robots, como el intuitivo robot quirúrgico DaVinci XI, robots en almacenes de Amazon y el robot Spot diseñado por Boston Dynamics.
Los ingenieros mecatrónicos también pueden construir controladores lógicos programables utilizados para controlar procesos de fabricación, sistemas automatizados compuestos por motores, microcontroladores, sensores y cajas de engranajes para probar productos, y mucho más.
Algunos conocimientos y habilidades esenciales que los ingenieros mecatrónicos deben tener son diseño asistido por computadora, materiales, análisis de elementos finitos, diseño y construcción de circuitos, diferentes tipos de sistemas de control, sensores y motores, programación en Python o C++, y lenguajes de programación gráfica como LabVIEW o Simulink.
Como ingeniero mecatrónico, puedes trabajar en prácticamente cualquier industria, pero debes esperar que cada trabajo de mecatrónica sea diferente. Por ejemplo, un trabajo puede enfocarse en un 80 % en diseño mecánico y un 20 % en desarrollo de software, mientras que otro puede enfocarse en un 30 % en diseño mecánico, un 40 % en diseño de sistemas de control de circuitos electrónicos y un 30 % en programación de microcontroladores utilizando LabVIEW.
Los ingenieros mecatrónicos son muy demandados porque los empleadores se dan cuenta de que la mayoría de los ingenieros mecánicos no saben mucho sobre ingeniería eléctrica y viceversa. Esto hace que los equipos de ingeniería sean innecesariamente grandes y que los productos sufran, ya que cada equipo intenta resolver problemas dentro de sus propias habilidades en lugar de adoptar un enfoque de sistemas que los ingenieros mecatrónicos aportan. Puedes pensar en los ingenieros mecatrónicos como unos expertos multidisciplinarios y como ingenieros de propósito general.
2. Manufactura
La manufactura es otra especialización excepcional de la ingeniería mecánica. Cada producto, desde frutas enlatadas hasta teléfonos móviles, automóviles y aviones, comienza como materiales primos como metales, polímeros y plásticos, que pasan por una serie de procesos de valor agregado antes de ser vendidos. Los ingenieros de manufactura se dedican al diseño, implementación, solución de problemas, control y mejora de los procesos de fabricación utilizados para dar vida al diseño de los ingenieros mecánicos.
Los procesos incluyen, entre otros, mecanizado CNC, fundición, moldeo por inyección de plástico, conformado, unión, impresión 3D, tratamiento de superficies, ensamblaje y embalaje. También determinarán qué tipos y cuántas máquinas serán necesarias y dónde se colocarán, así como qué herramientas y accesorios serán requeridos.
Algunos conocimientos y habilidades importantes que los ingenieros de manufactura deben tener incluyen diseño asistido por computadora y fabricación asistida por computadora, materiales, control estadístico de procesos, dimensionamiento geométrico y tolerancia, análisis de modos y efectos de falla, diseño para fabricación y ensamblaje, análisis de repetibilidad y reproducibilidad de medidores, análisis de causa raíz, sistemas de producción ajustados y metodología DMAIC.
Los ingenieros de manufactura pueden trabajar en prácticamente cualquier industria y hay un sinfín de cosas que puedes hacer después de graduarte. Algunos puestos serán más técnicos y se centrarán en el diseño de procesos o en hacer diseños de productos manufacturables, mientras que otros serán más orientados a las personas y a la gestión y trabajarán con gerentes de planta, operadores y técnicos.
3. Nanotecnología
La nanotecnología es un campo relativamente nuevo que aún está en sus inicios y se ocupa de manipular la materia a nivel atómico y molecular, tan pequeño como una millonésima de milímetro, con fines industriales. Los ingenieros de nanotecnología, en lo que respecta a la ingeniería mecánica, buscan comprender el comportamiento de los materiales a nivel atómico y desarrollar dispositivos y sistemas microelectromecánicos, así como aplicaciones en fotónica y comunicación de fibra óptica.
Algunas aplicaciones del mundo real incluyen protectores solares que contienen nanopartículas que bloquean la radiación UV, cintas adhesivas alienígenas, células solares, impresoras de inyección de tinta, dispositivos digitales de microespejo utilizando proyectores láser RGB, microválvulas utilizadas para propulsar satélites y acelerómetros utilizados en automóviles y controladores de juegos.
Muy pocas escuelas en Estados Unidos, siendo la más notable la Universidad de California, San Diego, ofrecen un programa de pregrado en nanotecnología, aunque esta subespecialidad tiene mucho potencial. No recomendaría perseguir esto como una especialidad en la universidad, ya que actualmente hay muy pocos trabajos relacionados en el mercado. La mayoría de los trabajos disponibles en este momento están orientados a la investigación y requieren un título de doctorado.
Si deseas ingresar a la nanotecnología, te recomendaría obtener una licenciatura en ingeniería mecánica, química o de materiales y tomar algunas asignaturas electivas de nanotecnología, lo que te dará más flexibilidad en el futuro si decides que la nanotecnología es adecuada para ti. Luego, puedes obtener un posgrado en nanotecnología.
Algunos conocimientos y habilidades importantes que los ingenieros de nanotecnología deben tener incluyen química, ciencia de materiales, óptica y un lenguaje de programación como Python. Las industrias en las que pueden trabajar los ingenieros de nanotecnología incluyen materiales, semiconductores, medicina, alimentos, agricultura y energía.
4. Tecnologías energéticas y sostenibilidad
Esta también es una especialización muy popular en la actualidad que busca comprender el impacto ambiental de diferentes tipos de energía renovable y limpia, y proporcionar soluciones a los desafíos ambientales como la contaminación del aire y la deforestación, los dos principales contribuyentes al cambio climático.
Algunos ejemplos incluyen diseñar celdas de combustible y baterías más baratas y eficientes, células solares, turbinas eólicas, desarrollar métodos sostenibles para gestionar residuos como neumáticos de automóviles y baterías, y crear tecnologías innovadoras que puedan aprovechar la energía cinética producida por las olas del océano y las mareas.
Ten en cuenta que muchas universidades en Estados Unidos ofrecen un programa de pregrado en ingeniería ambiental, por lo general dentro de la escuela o departamento de ingeniería civil. Quiero enfatizar que esto no es lo mismo que estudiar ingeniería mecánica y luego concentrarse en tecnologías energéticas y sostenibilidad.
Los ingenieros ambientales se enfocan más en estudios del suelo, diseño de drenaje, manejo de aguas residuales y residuos sólidos, y conservación del agua, mientras que los ingenieros mecánicos trabajan en energía limpia y renovable, tecnologías verdes y almacenamiento de energía sostenible.
Por lo tanto, incluso si estás pensando en estudiar ingeniería ambiental, aún te recomendaría que sigas la carrera de ingeniería mecánica como pregrado, ya que es más general y proporciona una gran red de seguridad en caso de que tus intereses cambien.
Algunos conocimientos y habilidades que son buenos tener para esta especialización incluyen políticas energéticas, óptica, electricidad y modelado energético, termodinámica, dinámica de fluidos, diseño asistido por computadora, materiales y circuitos.
5. Ingeniería aeroespacial y automotriz
Agrupé estas dos áreas juntas porque son dos subcampos muy importantes y específicos de la ingeniería mecánica. La ingeniería aeroespacial se centra en el diseño, optimización y fabricación de aviones, naves espaciales y sistemas de defensa, mientras que los ingenieros automotrices se enfocan en el diseño, optimización y fabricación de automóviles, vehículos comerciales y motocicletas.
Algunas escuelas ofrecen programas de pregrado en ingeniería aeroespacial y automotriz, pero te recomendaría evitar tomar este camino y optar por una licenciatura en ingeniería mecánica general. Puedes concentrarte en cualquiera de las dos áreas durante tu tercer año de universidad o, si aún no te has decidido en ese momento, puedes trabajar en la industria durante varios años y luego decidir si quieres perseguir una maestría en ingeniería aeroespacial o automotriz.
Tanto los ingenieros aeroespaciales como los automotrices deben tener un buen entendimiento de la dinámica de fluidos, que incluye aerodinámica, termodinámica, materiales, sistemas de control, diseño asistido por computadora, especialmente modelado avanzado de superficies y herramientas de simulación como análisis de elementos finitos y dinámica de fluidos computacional.
El tipo de trabajo que harás variará de una empresa a otra y puede consistir en una mezcla de diseño, simulación, fabricación y pruebas. Los ingenieros aeroespaciales pueden trabajar en cosas como el tren de aterrizaje de un avión, alas y sistemas de encendido o enfriamiento del motor, mientras que los ingenieros automotrices pueden trabajar en el motor, carrocería, sistema de combustible, sistema de encendido y tren de transmisión de un automóvil.
6. Ingeniería computacional
Esta es otra subespecialidad bastante nueva y popular de la ingeniería mecánica que utiliza modelos matemáticos y algoritmos para describir y predecir fenómenos físicos complejos y resolver problemas físicos utilizando computadoras de alto rendimiento. Software como el análisis de elementos finitos (FEA) utilizado para modelar sólidos, el análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD) utilizado para modelar fluidos y el software multiphysics utilizado para modelar las interacciones entre múltiples fenómenos físicos están basados en modelos computacionales.
Muy pocas escuelas ofrecen un programa de pregrado en ingeniería computacional, pero hay muchas que ofrecen una concentración en el área. Como ingeniero computacional, podrás trabajar en prácticamente cualquier industria, pero ten en cuenta que la mayoría de los trabajos requerirán un título de maestría o doctorado debido a las matemáticas, física y conceptos de ingeniería avanzada involucrados.
Tendrás que tener un buen conocimiento de ecuaciones diferenciales, programación, física, análisis numérico y diferentes programas de simulación como ANSYS, Abaqus, Nastran e HyperWorks, así como teoría de ingeniería mecánica como mecánica sólida y de fluidos y materiales. Dependiendo de la industria en la que trabajes, siempre habrá problemas complejos y únicos que modelar y resolver, ya sea mejorar la resistencia al impacto de un Tesla Model Y o la eficiencia de combustible de un motor de avión Rolls-Royce.
Conclusion
Obviamente, hay subcampos y concentraciones adicionales en ingeniería mecánica, pero estos son los que tienen el mayor potencial de crecimiento. Si tuviera que clasificar estas seis concentraciones en orden de flexibilidad y seguridad laboral, la manufactura y la mecatrónica estarían en la parte superior de la lista, seguidas de la aeroespacial, la automotriz y la energética, y en último lugar, la nanotecnología.
Terminaré diciendo que no te estreses demasiado por cuál área de ingeniería mecánica concentrarte. No es obligatorio. En su lugar, intenta aprender lo más que puedas sobre las diferentes especializaciones y ve si hay alguna en particular que te interese.
