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Luis Esteva Maraboto*
Las ciencias de la ingenieríaen la UNAM
Breve historia
Formalmente, en la UNAM se empezó a hacer investigación en inge
niería en1957, al crearse la División delnv tigación de la que entonces se llamaba Escuela acional de Inge~ieros yqu poco depués, cuando empezó a impartir grado de Doctor, se convirtió er.l Facultad d Ing niería. A la Divisiónitada I d ign6 como Instituto de
In ni rla unqu tal cat gorla dentrod la lru tura ad mica de la UNAMn la adquiri in ha ta 1976, cuando
paró mini trativam nte de laFa ultad y nvirtió n In tiMo au-t n mo int grad al ub i tema de lalnv tig ión ienllfica. A partir deoton la inve tigación en la Facultad
d Ingenierfa ha desarrollado en susdiviion de ense~anza profesional y depo grado. Actualmente realizan investigación en ingeniería otras dependenciasde la UNAM, pero en menor escala quela que se citan arriba.
Orientación
Como investigación universitaria, la quese realiza en el área de Ingeniería en laU AM tiene como finalidades ampliary mejorar los conocimientos, criterios ymétodos de la ingeniería, así como contribuir a la formación de personal capazde aplicar los conceptos citados y participar en su desarrollo. Desde el principio, en los programas de investigaciónen ingeniería de las dependencias universitarias se presta especial atención alas actividades más estrechamente vinculadas con las necesidades actuales de
• Director dd InstiluLO de In enierla, U AM.
es
la ingeniería nacional y las previsiblespara el futuro. Dichos programas hancubierto tanto la investigación fundamental y aplicada como el desarrollotecnológico y el análisis de las necesidades sociales a cuya solución puede aportar la ingeniería. Como consecuencia dees~ política, algunos proyectos de investigación universitarios son financiadoscon recursos que la UNAM otorga, yotros, mediante apoyo de otros organismo o contratos de investigación con lasentidades o empresas interesadas.
Tanto bajo el punto de vista de los
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resultados que busca, como de su papelen la formación de personal de altosniveles técnico y académico, )¡i investigación en ingeniería se interesa mucho,más que las de otras disciplinas por lasaplicaciones a corto plazo y para las condiciones socioeconómicas, técnicasy culturales de nuestro país. Esta orientación ha determinado el tipo de proyectos que normalme'nte se de~rrollan,
así como los medios que se empleanpara difundir los resultados y los lectores a los que se trata de alcanzar. A diferencia de quienes investigan en cienciasbásicas, quienes lo hacen en ingenieríano siempre consideran como la conclusión más de~able de un proyecto deinvestigación la difusión de sus resultados a la comunidad internacionalmediante su publicación en una revistaespecializada. Para muchos investigadores en ingeniería el estímulo máspoderoso es la posibilidad de hacer trascender sus resultados a corto plazo a lasaplicaciones. Esos investigadores adoptan con frecuencia como medio preferido para difundir sus resultados losmanuales de práctica profesional olos informes técnicos orientados a aplicaciones específicas. Esto ha ocasionadouna divergencia de visiones entre quienes enfatizan la importancia de aportaral conocimiento universal y quienes prefieren dedicar sus esfuerzos a generarconocimientos o metodologías aplica..bIes a corto plazo en nuestro medio o aadaptar para los mismos fines las tecnologías desarrolladas en otros países. Losdebates que sobre este asunto se hanrealizado no han bastado para establecer criterios para obtener un equilibrioóptimo entre las actividades que se realicen en cada una de estas direcciones,
. .
pero el autor considera que en laUNAM actual, ante el México actual,debe aumentarse el peso relativo de lasactividades que ofrezcan mayores posibilidades de conducir a innovaciones amediano plazo, sin descuidar la posibilidad de trascender a corto plazo en lasolución de problemas de ingenieríarelevantes en nuestras condicionesactuales.
La importancia del vínculo entre quienes investigan en ingeniería y quienesaplican sus resultados se ha manifestadoen la UNAM en la elevada correlación -entre el grado de desarrollo de sus gru-pos de investigación en áreas específicasy la disposición a la innovación de suscontrapartes en los sectores productoresde bienes y servicios, sean oficiales oprivados. Así, mientras la interacciónentre una ingeniería civil mexicana,abierta a l~ búsqueda de solucionespropias, y los programas de los correspondientes grupos de investigación hapropiciado la consolidación de dichos
grupos, lo escaso del interés que en di'versas áreas de la industria nacional ha.manifestado por estimular las aportaciones locales a su desarrollo tecnológicoha desalentado el crecimiento y lamaduración de los correspondientesgrupos. Para contrarrestar estas tendencias, se han adoptado en las dependencias de la UNAM políticas de apoyoespecial a estos grupos, pero dichas políticas no han bastado para suplir elvinculo entre investigación e industria.
El desarrollo, los logros, los problemas y las perspectivas de la investigación en ingeniería ~n la UNAM son'diversos, de acuerdo con el área. Acontinuación se presenta una visión panorámica de las principales áreas y suslogros y al final se discuten en formaconjunta los problemas y perspectivas.
Esta área fue una de las primeras en desarrollarse, en gran parte debido a laocurrencia del temblor de 1957, queafectó a las ciudades de México y Acapuleo, y a la consecuente necesidad de
...
revisar, normas y procedimientosde construcción resistente a temblores.
Entre otros conceptos, se ha dedicadoatención a la determinación de lasintensidades y distribuciones espacialesde las principales cargas permanetes fluctuantes sobre las construcciones,incluyendo tanto las debidas a su pesopropio como las que provienen de suuso (mobiliario, vehículos en puentes,vibraciones de maquinaria); al estudiode las acciones accidentales que puedenafectar a las construcciones (temblores,vientos) y de las formas en que éstaspueden responder; a las leyes que definen el comportamiento de materiales ymiembros estructurales ante cargas quesimulan las que pueden presentarse enla realidad; a los modelos matemáticos ymétodos de análisis para predecir la respuesta estructural ante diversos tipos decargas; y al análisis de la incertidumbreasociada con los conceptos anteriores yde su influencia en la seguridad de lasconstrucciones, así como de los valoresde cargas y resistencias para adoptarseen el diseño, de .los factores de seguridad y de los métodos y criterios de
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Geotecni4
....
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Hidráulica, Hidrología e
Hidromecánica
Bajo este encabezado se agrupan varias'
disciplinas que, aunque de naturaleza
diversa, en la práctica suelen participar
en la solución de problemas relaciona
do con el aprovechamiento de los
recurso hidráulicos o con la construc
ción de obras de protección ante riesgos
. ...
relacionados con la acción de masas de
agua (inundaciones, socavación, presio
nes hidráulicas, estáticas y dinámicas).
Se tratan, entre otros conceptos, la
hidráulica fundamental, incluyendo al
gunos problemas como el transporte de
sólidos en tuberías o el desarrollo de la
capa límite tridimensional; los estudios
teóricos o experimentales sobre fenó
menos transitorios, tales como golpe de
ariete, tránsito de avenidas en redes
de colectores y de canales, o distribu
ción de tirantes y velocidades a lo largo
del cauce de un río; y problemas espe
ciales de estructuras hidráulicas, tales
como cavitación, turbulencia y vibracio
nes. También se estudia la Hidrología,
tanto superficial como subterránea,
incluyendo, en la primera, aspectos rela
tivos a la relación lIuvia-escurrimiento,
al análisis hidrológico de cuencas semi
desérticas y a las técnicas de predicción
de avenidas basadas en redes telemétri
cas y, en la segunda, el desarrollo de
modelos matemáticos de flujo tridimen
sional en medios porosos, con aplicacio
nes a estudios de explotación y contami
nación de acuíferos, predicción de
hundimientos provocados por bombeo,
y simulación de yacimientos geotérmicoso Se cubren también la Hidráulica
Fluvial; que analiza la resistencia al flujoen cauces aluviales, el arrastre y acora
zamiento en lechos con granulometría
extendida, el transporte de sedimientos
y la estabilidad de cauces; la Hidráulica
Marítima, incluyendo temas como pre
dicción de oleaje, diseño de escolleras,
estabilidad de lechos marinos por efec
tos de oleaje, socavación y protección al
pie de rompeolas y transporte litoral; y
la Hidráulica Agrícola, que estudia pro
blemas relacionados con las operaciones
de riego, así como políticas de uso óp
timo del agua.
Entre las aportaciones importantes de
la UNAM en esta área se encuentran los
métodos para el cierre de cauces de
ríos, los procedimientos para determi
nar la avenida de diseño de vertedores
de excedencia, los criterios de diseño y
técnicas para el control de ríos y diseño
de pilas de puentes, y los modelos de
acuíferos. También se ha establecido
una metodología para el control del
golpe de ariete en grandes acueductos y
para reducir los problemas de resonan-,
'. ',"~: .','.: ...
rit rio d evaluación de condiciones
d rvicio y las políticas de manteni
mi oto. Para ello han desarrollado mé
todo confiables de evaluación in situ yen laboratorio, se han diseñado y cons
truido los equipos e instrumentos
requeridos y se han aplicado al estudiode un gran número de casos de interés
práctico. Entre éstos se encuentra la pri
mera pista circular que se construyó en
el mundo para realizar pruebas de pavi
mentos de carreteras a escala natural,el laboratorio móvil para ensayos de
campo equipado con instrumentos dise
ñados ex-profeso para determinar la
rugosidad longitudinal de pavimentos,
así como los correspondientes criterios
de prueba y análisis de resultados.
Las in e tigacion neta línea han es
tado orientada casi xclu i amente a
carreteras aeropi ta han tenido
gran innu n ia n la práctica nacional
sobre el di ño eom' trico de las mis
mas bre el pro 'eeto d las uper
fici d rodami nto í como sobre los
Vías Terrestres
en túneles. Entre los problemas impor
tantes aborda los relacionados con las
excepcionalmente difíciles condiciones
que presentan las cimentaciones de edi
ficios en la arcilla del Valle de México,
así como los que se refieren a la res
puesta sísmica de suelos y estructuras
térreas.
Para atender los problemas anteriores
se realizan investigaciones teóricas y ex
perimentales sobre la estructura y el
comportamiento mecánico de suelos
naturales y compactados, finos y granu
lares, así como de enrocamientos; se
desarrollan métodos de análisis y diseño
estático y dinámico de túneles y presas,
a í como procedimientos para evaluarla deformaciones que sufren estas
bra; e e tudia en campo y en mode
1 I comportamiento estático y dinámi o d' im ntacione superficiales,
pI' funda y pil t adas, incluyendola int ra ión u 1 . tructura durante
mblor ,y d sarrollan método deanáli ¡ di ñ tudian lo probl -
ma d r pu la 1 mi d pI' a d
i na y nI' ami n o, in luy ndo elpI' bl ma d ¡nt ra i n mbal -
rtina; analizan t . ri am nt
pI' bl ma d a ri tami nt n u •
u d l' fu 1'1.3 d filtración en
rtina, ún I y tra tructura .Para LO fin han d sarrollado eimplantad programa de computadoracapac d analizar i temas complejos ye ha di ñado y construido equipo de
laboratorio y de campo para pruebas
p ial .ran parte' d las estructuras im
portant d tierra en el país se han
di ñad con truido bajo normas yproc dimi nto d rivados de los resulta
do d in tigaciones realizadas en la
M. Lo mi mo puede decirse de
la microrr gionalización sísmica del
alle d léxico la práctica de la inge
niería de cim ntacione en el mismo.
..
cia relacionados con las turbinas de lasplantas hidroeléctricas.
En esta área los esfuerzos se han concentrado principalmente en problemasde tratamiento de agua, y en .muchomenor escala en los de contaminaciónatmosférica. En la primera línea se hatrabajado en el tratamiento de agua potable, incluyendo métodos convencionales y avanzados para la remoción decompuestos y elementos tóxicos, químicos y biológicos; el control de la contaminación del agua subterránea, queincluye problemas tales como el transporte de contaminación en la zona nosaturada y en los acuíferos, la recarganatural y artificial de éstos y la protección ambiental de cuerpos de aguassuperficiales (ríos, lagunas, embalses,etc.), a fin de recomendar accionesorientadas a reducir el impacto ambiental producido por el desarrollo de di-versas obras. .
Por su importancia en las aplicaciones'para tratamiento _de agua, destacanel diseño, construcción y evaluaciónexperimental de biodiscos para el tratamiento de aguas residuales o los procedimientos para el tratamiento de aguasde desecho de industrias altamentecontaminantes, como plantas de procesamiento de nixtamal o ingenios azucareros.
IngmierúJ Mecánica y Térmica
El desarrollo de estas áreas se inició en1966; y se ha beneficiado menos que lasdescritas arriba de la interacción con unmedio externo interesado en el desarrollo de tecnología local. A pesar de ello,pueden citarse muchos ejemplos de aplicaciones exitosas de resultados de investigación en estas áreas.
En Ingeniería Mecánica los esfuerzosse han concentrado en los estudios teóricos y experimentales requeridos parael diseño y evaluación de mecanismospara uso en procesos industriales, asícomo de máquinas rotatorias, compre·sores y bombas de desplazamiento positivo. También se ha trabajado en eldiseño de dispositivos para disipaciónde energía sísmica en edificios.
oc •
En el área de Ingeniería Térmica sehan realizado aportaciones básicas alconocimiento sobre transferencia decalor, se han llevado a cabo estudiosteóricos y experimentales sobre aprovechamiento de la energía solar y se handesarrollado, construido y evaluadodiversos equipos que la aplican a finesespecíficos, tales como producción decalor industrial y doméstico, destilaciónde agua de mar, secado de productosagrícolas, incremento de la comodidaden edificaciones y adecuación térmicade vivienda. Para estos fines ha sidonecesario desarrollar tecnologías colaterales, como sistemas de control automático para dispositivos solares, materialesdurables para superficies de espejos,recubrimientos ímpermeables de arcillapara el fondo de estanques solares, algoritmos y programas de computadorapara el diseño interactivo de cambiadores de calor, etc~tera.
InstrumenttJCÜm y Automatización
En el área de Instrumentación se handesarrollado dispositivos e1ectromecáni·'cos y electrónicos destinados a la medición, registro y procesamiento devariables, con aplicaciones en procesosindustriales y en observaciones en proyectos de investigación experimental.Entre las aportaciones recientes destacael diseño, construcción y calibración deprototipos de acelerógrafos digitalespara registrar el movimiento delterreno durante temblores. En breveesos instrumentos se emplearán en lasredes que con esta función operarán enel país.
El área de Automatización abordaproblemas de teoría de control (simulación por computadora, optimación,sistemas operativos en tiempo real, robótica) y su aplicación al desarrollo dealgoritmos con fines específicos. Se hanresuelto problemas de modelación,simula.ción y control, de diseño de basesde datos, protocolos de comunicación yequipo de apoyo (convertidores AIDy DIA, actuadores, sensores, etcétera)que complementan la tarea principal delcontrol por computadora. Entre las'aplicaciones importantes se encuentranel desarrollo de un controlador universal industrial, el desarrollo de criterios
óptimos para operación de cemralehidroeléctricas. el establecimiento desistemas automatizados de informaciónhidrológica y de sistemas para el con·trol de redes urbanas de uministro deagua potable o drenaje.
Ingeniería de SisteM4s
rudia la in¡ i n
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desastres tiene como fin sentar las basespara diseñar e implantar sistemas deprotección y restablecimiento de losasentamientos humanos frente a desastres, de manera de mitigar sus consecuencias en el desarrollo social yeconómico. Se contribuye en dos campos principales: la teoría de desastres yla ingeniería para lidiar con ellos. Laprimera se refiere al desarrollo delmarco conceptual, a las metodologíaspara planear y organizar la prevencióny atención de emergencias, los procedimientos de evaluación y pronóstico dedaños, y las técnicas para elaborar escenarios. La ingeniería de desastres aplicalos conceptos anteriores a problemasespecíficos.
Aparte de haber realizado aportacione importantes a la teoría, la UNAMha participado activamente en el estudio de los desa tre recientes más gravesen l paí (la erupción del volcán Chichon 1, I tembl r d 1985, el huracán
ilb rt) y ha formulado recomendai n para pr v n ión y manejo dev nt imilare . R cient mente inició
...
actividades en el campus de CiudadUniversitaria el Centro Nacional dePrevención de Desastres, organismomixto con funciones de investigación,educación y capacitación.
Problemas y perspectivas
A pesar de caer en lugar común, nopuede hablarse de los problemas del desarrollo de las Ciencias de la Ingenieríaen la UNAM sin mencionar en primerlugar las dificultades que el deterioro delos salarios del personal académico hacausado en el mantenimiento, renovación y fortalecimiento de la planta deinvestigadores. Entre otras formas,estos problemas se evidencian por lasdificultades para consolidar las áreasacadémicas más jóvenes y por el bajonúmero de estudiantes de doctoradoque participan en actividades de investigación. Es de esperarse que los esfuerzos recientes de las autoridadesuniver itarias por encontrar mecanismo qu permitan incrementar a niveles
decorosos las percepciones del personalmás productivo contribuyan a captary mantener dentro del sistema de investigación universitaria en general, y enIngeniería en particular, a los estudiantes y profesionales con más interés y capacidad para dicha actividad. Ellocomplementará las políticas cada vezmás estrictas que se han adoptado paraevaluar las labores académicas delpersonal.
Conviene reflexionar sobre las políticas de apoyo a líneas de investigaciónque ofrecen resultados aplicables en elpaís a corto plazo y aquellas que ayudana consolidar la capacidad innovadora enel futuro. Para apoyar las primeras suelen conseguirse sin excesiva dificultadrecursos extra-universitarios, pero elloes bastante más difícil para las segundas.Los programas de apoyo especial a lainvestigación de excelencia implantadospor la DGAPA en 1989 servirán para corregir este desbalance, así comopara consolidar las áreas de investigación menos maduras.
La interacción académica entre losinvestigadores de la UNAM eIt ingeniería y los de otras instituciones de prestigio ha sido menor que lo deseable,particularmente en los últimos años, enparte por el énfasis que se ha puestoen la solución de problemas a cortoplazo, en parte por los costos que implica tal interacción. Sin embargo, elrecordar que la UNAM debe ir adelante del desarrollo del país, a fin deayudarlo a escoger rumbo, debe servirpara reforzar políticas de interacciónacadémica que estimulen el flujo dec;onotimientos, enfoques y políticasde los grupos que son líderes en elmundo.
Recordemos, para concluir, las preocupaciones que usualmente se manifiestan sobre la insuficiente liga entre lasactividades académicas de escuelas,facultades, centros e institutos que trabajan en las mismas áreas. En el área deIngeniería se han establecido programasformales de interacción entre diversasdependencias para corregir esta deficiencia. Los resultados han sido positivos, pero insuficientes. \)
El autor agradece la crítica y las ideas de José LuisFemández Zayas y 6scar Fuentes Mariles.
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