Academia de Ingeniería
Discurso de ingreso en la Academia de Ingeniería de nuestro compañero Jaime Domínguez Abascal el 26 de Noviembre de 2001
INGENIERÍA DE MÁQUINAS
Excelentísimo Señor Presidente,
Excelentísimos Señores Académicos,
Señoras y Señores:
Es para mí un gran honor ser acogido como miembro de número en
la Academia de Ingeniería. Pocas distinciones pueden honrar más a un ingeniero
que ser admitido en esta docta institución entre excelentes ingenieros
de muy distintos ámbitos. Este honor y esta honra se acrecientan
al considerar que entre estos ingenieros se encuentran muchos de los
que a lo largo de los años he utilizado como ejemplos a seguir en el desarrollo
de mi vida profesional.
Agradezco enormemente la distinción de que he sido objeto y que
no estoy seguro de merecer. Sólo puedo corresponder a ella continuando
mi actividad profesional, mejorándola en lo posible, y ofreciendo a la Academia
mi colaboración en cuantas tareas considere que puedo ser útil.
Introducción
Desde que terminé los estudios de ingeniería industrial, mi actividad
profesional se ha desarrollado en el campo de la ingeniería mecánica.
Dentro de las disciplinas incluidas en la ingeniería mecánica, mi actividad
ha estado centrada principalmente en la aplicación de la mecánica de sólidos
al diseño de sistemas mecánicos.
Los primeros años los dediqué a diversos aspectos de ingeniería sísmica
y a dinámica de estructuras, lo que me permitió abordar numerosos
problemas dinámicos en sistemas mecánicos. Esta corta experiencia y las
circunstancias por las que atravesaba la Escuela de Ingenieros de Sevilla,
que requería alguna persona que se responsabilizara de las disciplinas relativas
a lo que tradicionalmente se conoce como ingeniería de máquinas,
hicieron que reorientara mi actividad hacia esta área de la ingeniería.
En un primer momento, analizando solamente la bibliografía tradicionalmente
empleada en estas materias, tuve la sensación de que la ingeniería
de máquinas era un tema de poca actualidad, que poco nuevo había
que investigar y desarrollar en ese campo y que los avances en las máqui-
nas vendrían de la aplicación de otras disciplinas en el diseño de las mismas.
También comprobé que esta sensación era, y es, compartida por algunos
profesionales de otras áreas más modernas de la ingeniería. Pronto
comprobé mi error. Pude ver que, aunque muchas de las disciplinas de la
ingeniería mecánica aplicadas al análisis y diseño de máquinas son muy antiguas,
la complejidad de los problemas que se están presentando es tal
que aún queda por realizar un enorme trabajo de investigación y desarrollo
en este campo. También pude comprobar que la gran componente
empírica de la ingeniería de máquinas ofrece a algunos diseñadores una
disculpa para evitar análisis más profundos, haciendo descansar el diseño
en los resultados de una serie de ensayos del tipo prueba-error. Esto contribuye
también a que pueda considerarse que la ingeniería de máquinas
es una disciplina obsoleta y de poco rigor científico. Sin embargo, es precisamente
este carácter empírico el que da una idea real de la dificultad de
los problemas a resolver y de la cantidad de aspectos aún por investigar,
ya que los modelos teóricos que existen en la actualidad son poco aproximados
para satisfacer los requisitos técnicos, económicos y de seguridad
exigidos a las máquinas.
Por ello, al considerar los temas que yo podría desarrollar en este discurso,
obviamente dentro del campo de la ingeniería de máquinas, opté
por una reivindicación. Ante el auge de las nuevas tecnologías, quiero reivindicar
para las tecnologías tradicionales el reconocimiento que merecen
como elementos impulsores del desarrollo de las máquinas a partir de los
avances producidos por la investigación y el desarrollo en dichas tecnologías.
Previamente me gustaría hacer una breve exposición que nos ayude a
todos los aquí presentes al conocimiento de la evolución de las máquinas
y su influencia en el desarrollo económico y social.
Las máquinas y su influencia en el desarrollo de la sociedad
Es difícil conseguir una interpretación única del término máquina. El
sentido del término ha sufrido diversas modificaciones en el transcurso de
la historia, a medida que han ido apareciendo nuevos tipos de máquinas.
8 JAIME DOMÍNGUEZ ABASCAL
En la antigüedad,Vitrubio la definía como «una combinación de vigas de
madera unidas entre sí, especialmente útil para mover grandes pesos».
Evidentemente, las máquinas existentes en aquella época eran muy simples
y podían considerarse formadas a lo sumo por una combinación de
las cinco máquinas elementales definidas por Herón de Alejandría: palanca,
torno, cuña, polea y tornillo de potencia; todas ellas aplicadas fundamentalmente
al movimiento de grandes pesos.
Posteriormente se amplió el concepto de máquina, para aplicarse a
cualquier sistema formado por elementos conectados con posibilidad de
movimientos relativos y capaces de producir trabajo mecánico. Pero, actualmente
es frecuente denominar máquina al ordenador y se habla de
máquinas de juego, cuando ni de éstas ni del ordenador se espera trabajo
mecánico alguno; con lo que el concepto de máquina está sufriendo una
nueva modificación, hasta el punto de no considerarse necesaria la realización
de un trabajo en el sentido mecánico del término.
En cualquier caso, al referirme a las máquinas, lo haré en un sentido
más tradicional del término.Ya sea en el sentido empleado por Reulaux,
como «una combinación de cuerpos resistentes, conectados de tal forma
que fuerzas de la naturaleza puedan transformarse en trabajo, al tiempo
que se producen determinados movimientos». O de forma más general,
en el sentido empleado por Coriolis, que reducía el concepto de máquina
a un sistema formado por tres partes diferentes, el mecanismo motor, el
mecanismo de transmisión y finalmente, la herramienta o la máquina de
trabajo. A veces, sin embargo, haré un uso más amplio del término, incluyendo
también instrumentos mecánicos como son los relojes, giroscopios,
odómetros, etc., instrumentos que están formados por un conjunto de
cuerpos conectados con capacidad de movimiento relativo, es decir, por
mecanismos, pero que no realizan trabajo mecánico.
De acuerdo con esta acepción del término, podemos considerar máquinas,
tanto las cinco máquinas elementales de Herón como el carro con
ruedas, cuya existencia es previa a la Historia, y las numerosas evoluciones
de este último, entre las que cabe citar el automóvil, para usos civiles o el
carro de combate, con aplicaciones militares.
El objetivo de las máquinas siempre ha sido ayudar o sustituir al hom-
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bre en el desarrollo de labores penosas y difíciles de llevar a cabo, y/o capacitarlo
para conseguir otros objetivos que serían inalcanzables sin ellas.
Por ello, desde la antigüedad, el desarrollo económico y social ha ido muy
unido a la aparición de nuevas herramientas y máquinas que ayuden o
sustituyan al hombre para la realización de determinados trabajos.Al mismo
tiempo, el desarrollo de las máquinas ha dependido en gran medida
de la evolución de otras ramas de la ingeniería, que han aportado nuevas
posibilidades, y del desarrollo social, que ha planteado nuevas necesidades
a resolver.
Podemos decir que la principal aplicación de las máquinas hasta el siglo
XVII fue suplir la fuerza física del hombre. Muestra de ello son los molinos
hidráulicos y de viento, las máquinas para elevar agua, los soplantes, o
las máquinas de guerra. El desarrollo de las máquinas no fue más que la
transformación progresiva de los mecanismos simples y poco eficientes
de la antigüedad en otros más complejos y eficientes. Ejemplos de estas
transformaciones son la progresiva sustitución de cierres de fuerza por
cierres de forma, o los múltiples diseños realizados por Leonardo daVinci,
entre los que se encuentran rodamientos de rodillos para apoyo de ejes,
cadenas de transmisión o engranajes cruzados con ruedas cilíndricas helicoidales.
A estas mejoras de los mecanismos contribuyó sobremanera el
desarrollo de los instrumentos de precisión, donde las fuerzas transmitidas
son pequeñas y permiten el uso de cadenas cinemáticas más largas.
Igual que ocurre actualmente, la creatividad era uno de los pilares fundamentales
para el desarrollo de nuevas máquinas. Sin embargo, su diseño
se realizó de forma esencialmente empírica. Incluso la consecución de
mecanismos relativamente complejos no implicaba un conocimiento científico
organizado. Los principios científicos empleados no pasaban de la estática
y, dentro de ella, de la ley de la palanca, que era la forma primitiva de
enunciar el equilibrio de momentos. La escasez de conocimientos requeridos
y su carácter empírico permitían que el diseño de máquinas lo realizaran
personas que al mismo tiempo cultivaban otras artes y oficios, de lo
que Leonardo es el ejemplo más significativo, aunque no el único.
En el siglo XVIII se produce un cambio cualitativo en el desarrollo y
aplicación de las máquinas. En el campo de las ciencias mecánicas, los trabajos
de Euler establecen las bases de la cinemática, herramienta funda-
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mental en el diseño de mecanismos. Posteriormente, los resultados obtenidos
por diversos científicos, entre los que cabe mencionar a Euler,
Carnot y Lagrange entre los más relevantes, sientan las bases necesarias
para la aplicación de la dinámica al análisis y diseño de máquinas. En general,
la ciencia adquiere en este siglo el desarrollo suficiente para influir creativamente
en los procesos de descubrimiento e invención.A partir de este
momento, el diseño de máquinas requiere un mayor nivel de los conocimientos
científicos; y en consecuencia, la ingeniería de máquinas pasa a ser
una actividad desarrollada por especialistas. Esta situación que se hace más
patente con las nuevas máquinas desarrolladas durante los siglos XIX y XX.
Precisamente en el siglo XVIII,Newcomen desarrolló la primera máquina
de vapor; la gran impulsora del desarrollo tecnológico, económico y
social hasta principios del siglo XX. La posibilidad de disponer fácilmente
de fuentes de energía origina nuevas aplicaciones de las máquinas existentes,
produce un impulso en los métodos de fabricación y fomenta la aparición
de nuevas máquinas.Al mismo tiempo, los requisitos impuestos por
las máquinas de vapor exigen el diseño de nuevos sistemas mecánicos y
procesos de fabricación. Se extiende el uso de la transformación del movimiento
alternativo en rotativo, se mejora la fabricación de metales y se
transforman las máquinas-herramienta.
Desde el punto de vista económico y social, la máquina de vapor genera
un cambio en los sistemas de producción desde los métodos artesanales
a los fabriles, mejora la capacidad de producción e incrementa la riqueza
de la sociedad. En resumen, puede decirse que la máquina de vapor
es uno de los principales artífices de la revolución industrial, con las consecuencias
que ésta tuvo en todas las facetas de la sociedad.
Apoyados por los nuevos descubrimientos científicos acaecidos, a la
máquina de vapor le siguieron durante el siglo XIX las turbinas hidráulicas y
de vapor y los motores de combustión interna. Estos avances potenciaron
el auge de la teoría de máquinas, de la que son precursores los españoles
Lanz y Betancourt con la publicación de su obra Ensayo sobre la Composición
de las Máquinas, publicado en París en 1808. Desde una perspectiva
tecnológica, el aumento de las velocidades de rotación, de las fuerzas a
controlar y, a veces, también, el aumento de las temperaturas requirió la
búsqueda de nuevas formas de ejecución de los pares cinemáticos, nue-
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vos materiales, mayor precisión en la fabricación, el desarrollo de sistemas
de refrigeración y lubricación y el diseño de nuevos mecanismos para coordinación
de movimientos. Desde la perspectiva de su influencia socioeconómica,
estos avances permitieron el uso generalizado y económico de
las fuerzas de la naturaleza en cualquier tipo de máquina, lo que redundó
en un aumento de la productividad.
Sin embargo, la gran explosión en la ingeniería de máquinas se ha producido
en el siglo XX. La generalización del uso de los motores de combustión
interna produjo un formidable avance en las industrias del ferrocarril
y el automóvil. Ha sido necesario conseguir sistemas de transmisión
más sofisticados, con mayor eficiencia y fiabilidad. Los sistemas de suspensión
y dirección han aumentado su complejidad para eliminar los problemas
dinámicos producidos por los incrementos de velocidad de los vehículos.
Igualmente, las exigencias de confort han requerido el empleo de nuevas
técnicas en el análisis y eliminación de ruidos y vibraciones, especialmente
en las últimas décadas. Es interesante reseñar que, mientras que a finales
del siglo XIX un automóvil estaba formado por unas cien piezas, el número
de partes de un turismo de tamaño medio es actualmente próximo a catorce
mil.
La generalización del uso de los motores eléctricos y los sistemas hidráulicos
y neumáticos, y los requerimientos de la industria del automóvil
han sido los elementos dinamizadores del desarrollo de las máquinas-herramientas.
Los requisitos de precisión y velocidad de fabricación y la producción
en cadena han llevado a la evolución de los procedimientos y a la
especialización de las máquinas.
Hasta los años setenta, el progreso de las máquinas ha sido el resultado,
por un lado, de la mejora de las capacidades de las máquinas motrices
y de los procedimientos para la obtención de metales adecuados a las necesidades
planteadas y, por otro, del diseño de nuevos sistemas mecánicos
que aprovechen mejor estas capacidades y consigan nuevas prestaciones.
La ingeniería de máquinas ha desempeñado un papel fundamental en el
desarrollo tanto de las máquinas motrices como de las operadoras. Su
diseño incumbía casi exclusivamente a la ingeniería mecánica y principalmente
a la de máquinas. Sin embargo, el volumen y la profundidad de conocimientos
requeridos convirtieron el diseño en un problema multidisci-
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plinar que debe realizarse en equipo.
Finalmente, en los últimos treinta años, la evolución de las máquinas
ha venido de la mano del uso de nuevos materiales y de la introducción
de la electrónica y la informática. Por un lado, los nuevos materiales permiten
conseguir mayores resistencias y menores pesos e inercias, sin olvidar
los grandes avances en los lubricantes. Por otro lado, la informática ha
permitido el uso de unos procedimientos de simulación y análisis cuyo
potencial era insospechable antes de su aparición.Y, por último, la automatización
de las máquinas ha supuesto un salto cualitativo en la ingeniería
de máquinas en los últimos años. Actualmente, los automóviles están dotados
de numerosos sistemas electrónicos que mejoran sus prestaciones.
Los robots y las máquinas de control numérico han sustituido prácticamente
a las máquinas-herramientas tradicionales. Este proceso de automatización
de las máquinas con la introducción de la electrónica y la informática
ha convertido el diseño de máquinas en un problema
enormemente multidisciplinar, en el que deben participar, no sólo expertos
en distintas áreas de la ingeniería mecánica, sino también ingenieros
eléctricos, electrónicos, automáticos, informáticos, etc.
La importancia que la ingeniería de máquinas ha tenido en el desarrollo
económico y social del último siglo, sólo puede atisbarse imaginando
una situación en la que las máquinas actuales fueran similares a las de principios
de siglo. Sin aviones y con automóviles primitivos, la movilidad, no
sólo entre ciudades, sino incluso dentro de las ciudades sería casi imposible.
Sin la mecanización agraria la alimentación sería aún un serio problema incluso
en los países más desarrollados. Habría sido imposible pasar en un siglo
de una población mundial de 1.600 millones a otra de 6.000 millones. Es
ilustrativa una encuesta realizada el año pasado por la Academia Nacional
de Ingeniería estadounidense para definir cuáles han sido los logros de la ingeniería
en el siglo XX de mayor impacto en el desarrollo de la sociedad. El
segundo lugar fue asignado al automóvil, al avión el tercero y a la mecanización
agraria el séptimo. En cualquier caso, la evolución de las máquinas no
podría haberse dado sin el avance tecnológico, económico y social ocurrido
simultáneamente. Sin la electrificación, que es el logro de la ingeniería que
mayor impacto económico y social ha tenido en el siglo XX según la Academia
de Ingeniería americana, no habría sido posible el desarrollo de las máquinas
al ritmo que se ha producido, ni de la medicina o las comunicaciones,
por mencionar algunos ejemplos.Tampoco habría sido posible ese desarro-
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llo sin los avances en otras áreas de la ingeniería y de las ciencias.
El papel actual de la ingeniería mecánica en el desarrollo
de las máquinas
Ante el nuevo carácter multidisciplinar de la ingeniería de máquinas,
con una fuerte aportación de la electrónica, la automática o la ingeniería
de materiales, cabe preguntarse cuál es el papel de la ingeniería mecánica
en el desarrollo de las nuevas máquinas y si este desarrollo dependerá de
los avances logrados en los aspectos mecánicos, o si sólo será un soporte
para los avances conseguidos a través de la aportación de otras disciplinas.
Podemos decir que todo el proceso de automatización producido en
los últimos años no ha ido en detrimento de las necesidades de avance en
los aspectos clásicos de la ingeniería de máquinas. Al contrario, igual que
ocurrió con la aparición de las nuevas fuentes de energía, las posibilidades
introducidas por estas nuevas tecnologías han llevado, por un lado, a la
aparición de nuevas aplicaciones y de nuevas soluciones para resolver los
problemas de manera más eficiente y, por otro, a la exigencia de mayores
prestaciones y precisiones.Todo estos nuevos sistemas requieren para su
desarrollo nuevas aportaciones de la ingeniería mecánica.
Los robots, o las antenas y otros sistemas desplegables en el espacio
son muestra de nuevas aplicaciones de mecanismos y máquinas generadas
por el desarrollo tecnológico. Los robots han exigido el empleo de
nuevos métodos semianalíticos y numéricos para la solución de los problemas
de posición, cinemático y dinámico. La influencia de las holguras y
el rozamiento sobre el comportamiento dinámico requiere la consideración
de estos efectos en los modelos, para poder conseguir así movimientos
controlados con suficiente precisión. Los sistemas desplegables en el
espacio se caracterizan por su poco peso y su gran flexibilidad una vez
desplegados. La flexibilidad de estos sistemas hace que se produzcan
grandes deformaciones elásticas, exigiendo que el análisis elastodinámico
y la síntesis de los mismos se realicen empleando la teoría no lineal de la
elasticidad conjuntamente con las no-linealidades geométricas producidas
por los movimientos.
Los centros de mecanizado de alta velocidad, basados en la realización
del corte mediante deformación plástica localizada cuasi adiabática son
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ejemplos de nuevas soluciones para realizar las mismas funciones. En su
diseño se presentan problemas de estabilidad y precisión asociados a las
no-linealidades y a las altas frecuencias de las vibraciones excitadas por la
interacción pieza-herramienta.Asimismo, las necesidades de desplazamientos
rápidos del cabezal y las grandes fuerzas desarrolladas hacen especialmente
apropiados los sistemas de movimiento con cinemática paralela,
que presentan grandes ventajas respecto a las soluciones convencionales
con husillos. El análisis cinemático y dinámico que es necesario para el diseño
y control de estos sistemas, presenta nuevos problemas por la complejidad
de las ecuaciones de movimiento y restricción, con alta no-linealidad.
Igualmente importantes para conocer la interacción pieza-herramienta son
los análisis de los problemas termo-elasto-plastodinámicos presentes en
el proceso de corte.
El campo de los transportes guiados, en el que se encuentra el tren
de alta velocidad o el magnetolevitado, es un ejemplo de la confluencia y
desarrollo coordinado de distintas áreas de la ingeniería. En el tren de alta
velocidad, el avance tecnológico de la infraestructura y la superestructura
es un logro de la ingeniería civil y en menor medida la mecánica. En la gestión
de los nuevos sistemas de señalización y ayuda a la explotación participan
distintas áreas de la ingeniería entre la que cabe destacar la ingeniería
electrónica y la de sistemas y automática. La ingeniería eléctrica ha
desempeñado un papel preponderante en los avances logrados en la motorización.
Por último, las nuevas soluciones para resolver los problemas
de estabilidad de los vehículos son logros de la ingeniería de máquinas. En
este campo cabe destacar las mejoras de la estabilidad de los bogies mediante
disminución de las inercias e inclusión de sistemas de amortiguación
en las dos suspensiones, o las mejoras de los sistemas de frenado.
Pueden citarse otros muchos ejemplos de nuevas soluciones generadas
por el desarrollo de nuevas áreas de la ciencia y la tecnología. Gran
parte de ellos derivados de los avances de la electrónica, la automática y
la tecnología de materiales. Entre ellos se incluyen las suspensiones activas
en automóviles, los elementos mecánicos construidos con materiales piezoeléctricos,
que modifican su geometría en función de las necesidades,
las micro-mordazas y los micro-posicionadores piezoeléctricos, o los sistemas
micro-electro-mecánicos y otros sistemas desarrollados a partir de
las técnicas de micro-fabricación.
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Como hemos dicho anteriormente, las nuevas máquinas tienen como
característica común la interdisciplinariedad. En la mayoría de los casos, los
aspectos mecánicos no son los más llamativos por ser un área bastante
menos novedosa. Un ejemplo ilustrativo es el automóvil. En un automóvil,
lo más llamativo y que parece ser garantía de su calidad es la cantidad de
elementos electrónicos incluidos: sistemas ABS, ESP, TCS, EDS,TT, avisadores
de fallos, ordenador de abordo, etc. Es menos llamativo que se haya
conseguido un diseño de conjunto vehículo-suspensión con mejores características
dinámicas ante diferentes situaciones de la conducción, lo que
lleva a un aumento de la estabilidad, o, también, que se hayan reducido
sustancialmente el ruido y las vibraciones; problemas que requieren un
gran número de horas de investigación y desarrollo y que aún necesitan
muchas más para seguir mejorando. Es más, se puede decir que el desarrollo
de los sistemas electrónicos citados requiere nuevos procedimientos de
análisis y nuevas soluciones de diseño de los sistemas mecánicos a controlar.
En esta línea de aportaciones de nuevas áreas de la ingeniería a las
máquinas, ha habido unos años en los que los grandes logros de la electrónica
hicieron pensar que los avances en las máquinas serían producto
de los logros de esa disciplina, y que la aportación de la ingeniería mecánica
no sería más que el apoyo para la realización física de los mismos. Sin
embargo, podemos comprobar que los sofisticados sistemas automáticos
incorporados exigen la definición de unos criterios de control que dependen
del comportamiento mecánico. Igualmente, podemos decir que las
mejoras en las prestaciones de las máquinas, con nuevas soluciones e incrementos
de las velocidades, niveles de precisión y fiabilidad, no son posibles
sin el desarrollo de nuevos modelos que incluyan factores no considerados
anteriormente y de nuevos métodos de solución de estos
modelos.
Hemos visto algunos ejemplos de los tipos de problemas mecánicos
que aún se presentan y deben resolverse para conseguir máquinas más
capaces y fiables. Algunos de ellos son problemas muy interdisciplinares,
otros son típicos de la ingeniería de máquinas clásica. Entre estos últimos
cabe destacar el comportamiento dinámico y la integridad estructural ante
cargas variables, por ser problemas de gran actualidad aunque se plantearon
en las máquinas hace más de un siglo.A ellos dedicaré a continua-
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ción especial atención.
La dinámica, un aspecto característico de las máquinas
El aumento continuo de las velocidades y potencias desarrolladas por las
máquinas ha exigido prestar cada vez mayor atención a su comportamiento
dinámico. Inicialmente, las bajas velocidades reducían a un mínimo los problemas
dinámicos producidos. Éstos no pasaban de ser los clásicos de equilibrado
y reducción de la irregularidad mediante los volantes de inercia.
En las primeras décadas del siglo XX, el uso de máquinas con mayores
velocidades impulsó el desarrollo y aplicación de los procedimientos, hoy
ya clásicos, de análisis dinámico en el diseño de máquinas. Estaban orientados
principalmente al análisis y control de las vibraciones, normalmente
producidas por ejes rígidos o con cierta flexibilidad. Las situaciones usuales
permitían generalmente un planteamiento lineal del problema. En cualquier
caso, se adoptaban modelos lineales que podían resolverse mediante
procedimientos conocidos del álgebra lineal. Estos procedimientos se
empleaban incluso en las industrias aeronáutica, del ferrocarril y el automóvil.
Aunque se habían detectado problemas dinámicos con interacciones
difíciles de modelar, problemas de varios cuerpos con grandes desplazamientos
relativos y otros problemas no lineales, los modelos planteados
no pasaban de linealizaciones más o menos aproximadas.
En los años sesenta se produjeron varias circunstancias que impulsaron
el análisis dinámico de mecanismos con movimientos tridimensionales: el
desarrollo de los ordenadores, con la posibilidad de emplear nuevos métodos
de solución; el desarrollo de los vehículos espaciales, en los que se despliegan
mecanismos de gran complejidad en situaciones de ingravidez y cuyos
ensayos en tierra resultan prohibitivos; los incrementos de velocidad y
flexibilidad en los vehículos de transporte; y la aparición de los robots, con
movimientos complejos y cambios bruscos de velocidad. La aparición de los
ordenadores permitió también el desarrollo de procedimientos para resolver
problemas dinámicos acoplados, como son los de interacción entre
elementos, ya sean rueda-carril en ferrocarriles, neumático-carretera en los
automóviles o aire-vehículo en las aeronaves, y también otros problemas en
los que la no-linealidad impide el tratamiento analítico de una forma global.
Actualmente existen varios programas comerciales capaces de resol-
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ver con cierta aproximación problemas dinámicos en mecanismos con
movimientos tridimensionales, incluyendo a veces la posibilidad de que los
cuerpos sean flexibles. Pueden resolverse así casos complicados de dinámica
ferroviaria o de vehículos, o casos de estructuras espaciales desplegables.
Sin embargo, a la vista de la evolución de la tecnología y las exigencias
del mercado, que requiere modelos capaces de conseguir mejores
aproximaciones y alcanzar así mayores prestaciones, aún quedan innumerables
aspectos por resolver, a los que están dedicando su atención muchos
investigadores en dinámica de sistemas multicuerpos.A continuación
me referiré brevemente a algunos de estos aspectos.
Un problema de gran interés es el comportamiento de sistemas multicuerpos
con holgura o en los que se producen impactos. Ejemplos de
estos sistemas son los trenes de engranajes, la conexión entre el rotor y
los álabes de una turbina, el tren de aterrizaje de un avión o un robot manipulando
piezas. Su simulación es un problema de enorme dificultad, del
que no existen actualmente más que soluciones muy poco aproximadas.
El modelado de estos sistemas para su análisis debe permitir la representación
de las rotaciones finitas de los elementos, lo que genera no-linealidades
geométricas, pero, al mismo tiempo, debe incluir diversas particularidades,
que trataré de resumir.
La representación del contacto se hace considerando un comportamiento
discontinuo, modificando las ecuaciones de restricción en función
de que haya contacto o no. Ello implica la detección de los instantes de
cambio de contacto a separación y de separación a contacto. La primera
detección exige la determinación continua de las fuerzas de contacto para
determinar el instante en que pasan a ser de tracción, lo que indica separación.
La detección del cambio de separación a contacto requiere el análisis
de los movimientos para detectar interpenetraciones. Una aproximación a
esta situación puede hacerse representando el comportamiento mediante
una ley aproximada, continua y no lineal.Tiene el inconveniente de generar
un sistema rígido de ecuaciones diferenciales, con los problemas numéricos
que ello implica. Si el contacto es con rozamiento, debe incluirse una ley de
rozamiento, cuyas discontinuidades generan frecuentemente problemas
de convergencia de la solución.
El impacto producido al contactar los elementos debe representarse
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considerando la flexibilidad de los mismos tanto desde un punto de vista
global, para analizar las vibraciones generadas, como local, para modelar el
comportamiento en la zona de contacto. Las fuerzas de impacto producen
vibraciones de alta frecuencia y problemas de propagación de ondas
que se superponen a vibraciones de baja frecuencia. La discretización de
cada cuerpo mediante elementos finitos para considerar ambos efectos
es prohibitiva por la dimensión y complejidad del sistema de ecuaciones
generado. Actualmente no se conocen soluciones generales de estos casos
más que con un solo cuerpo y casos muy particulares de dos cuerpos
monodimensionales conectados mediante algún tipo de par cinemático y
con velocidades de contacto normales a las superficies. Debido a la complejidad
del problema a resolver, se continúa trabajando en soluciones que
desacoplan el problema local del global y permiten reducir su complejidad.
El problema local se analiza mediante métodos numéricos con una
discretización fina. El comportamiento obtenido se aproxima en el modelo
global mediante restricciones que imponen unas fuerzas de contacto
en función de las posiciones relativas de las superficies. En este modelo, las
deformaciones de los cuerpos se representan por algún método de discretización,
bien sea elementos finitos o Rayleigh-Ritz con unas funciones
de forma adecuadas. Un aspecto de gran influencia para la elección de las
funciones de forma y la obtención de una buena aproximación en la representación
de las tensiones producidas es la elección de las condiciones
de referencia de los sistemas de coordenadas flotantes.
Ya he comentado antes el interés que tiene el análisis del comportamiento
dinámico de los sistemas de alta flexibilidad como son las estructuras
desplegables en el espacio, algunos manipuladores fabricados de material
compuesto o el conjunto saltador-pértiga. El problema adicional de
estos sistemas respecto a otros mecanismos flexibles es la necesidad de
considerar grandes deformadas elásticas. Para ello es necesario el uso de
la teoría de la elasticidad de segundo orden. Considerando elementos
monodimensionales, que son los más usuales y simples, las grandes deformaciones
implican acoplamiento entre los movimientos axiales y transversales
en las barras deformables e incluyen no-linealidades geométricas en
la formulación.
Un procedimiento de solución de estos sistemas, empleando la teoría
lineal de la elasticidad, es el método de síntesis de componentes propues-
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to por Wu y Haug. Se basa en descomponer cada elemento flexible en
múltiples subestructuras, cada una con un sistema de referencia flotante
que se mueve con ella. Las subestructuras se unen mediante enlaces rígidos
y su número y tamaño se eligen para que en cada una sea válida la hipótesis
de pequeñas deformaciones elásticas. A veces, esta aproximación
se mejora incluyendo en cada subestructura una matriz de rigidez geométrica,
que se obtiene a partir de una expresión de la energía de deformación
que incluye algunos términos derivados de los de orden superior del
tensor de deformaciones. Esta aproximación tiene el inconveniente de requerir
un gran número de grados de libertad con los inconvenientes que
ello representa tanto en tiempo como en estabilidad del método de solución.
La extensión del método de síntesis de componentes, haciendo un
planteamiento general de las ecuaciones del movimiento y empleando la
teoría de la elasticidad de segundo orden, presenta problemas importantes
por el acoplamiento de las deformadas axiales con las transversales.
Este acoplamiento produce generalmente dificultades para la representación
de los movimientos elásticos, que requiere la inclusión de funciones
de forma axiales para representar las no-linealidades geométricas generadas
por la flexión, y matrices de rigidez variables. La calidad de la aproximación
obtenida depende en gran medida de la capacidad de las funciones
de forma axiales para representar el acortamiento por flexión. Una
mejora de este método se obtiene representando el desplazamiento axial
por dos componentes: una, función del desplazamiento transversal, y otra,
función de las deformaciones axiales. Con esta solución no son necesarias
las funciones de forma axiales para representar el acoplamiento entre los
movimientos axiales y transversales y se evitan las componentes de alta
frecuencia en la respuesta, que dificultan el proceso de integración.Al mismo
tiempo, las ecuaciones del movimiento resultantes se simplifican al incluir
todas las no-linealidades geométricas en los términos de inercia dependientes
de las velocidades y en las reacciones.
Otro procedimiento para analizar el comportamiento dinámico con
grandes deformaciones elásticas consiste en emplear únicamente un sistema
de referencia inercial para expresar conjuntamente los movimientos finitos
de sólido rígido y los debidos a la deformación. Para ello hay que obtener
la relación entre los movimientos medidos en el sistema inercial y
20 JAIME DOMÍNGUEZ ABASCAL
las deformaciones; relación que debe ser invariante respecto a las traslaciones
y rotaciones de sólido rígido. Las variantes existentes de este procedimiento
difieren básicamente en los parámetros empleados para representar
los movimientos. La principal ventaja de estos métodos es su
generalidad, pero tienen el inconveniente de incrementar notablemente
la dimensión del problema al trabajar con todas las variables nodales de la
discretización empleada. Ello lleva a importantes costes computacionales
tanto en lo que a tiempo se refiere como en posibles inestabilidades de
las soluciones obtenidas. En resumen, podemos decir que aunque pueden
obtenerse soluciones a casos particulares con cuerpos monodimensionales,
queda aún mucho trabajo por hacer para obtener soluciones generales,
tanto en la formulación de geometrías más complejas como en el empleo
de métodos de integración fiables.
Un problema dinámico de gran repercusión económica por su aplicación
al mantenimiento de máquinas es la diagnosis mediante la medida de
las vibraciones en funcionamiento. Evidentemente, el tema no es novedoso.
Cualquiera que tenga cierta edad recuerda la imagen del factor de RENFE
golpeando con una maza los ejes de los ferrocarriles durante las paradas en
las estaciones. Dependiendo del sonido emitido como consecuencia de la
respuesta dinámica al impacto, podía comprobarse la existencia o no de determinados
defectos. Los principios básicos del funcionamiento de los sistemas
de diagnosis mediante análisis de vibraciones son los mismos, sin embargo,
las técnicas han evolucionado y lo siguen haciendo a un ritmo
apreciable.Gracias al desarrollo de las técnicas de análisis de señal y a las de
modelado de respuesta de sistemas mecánicos es posible asociar determinadas
peculiaridades de la respuesta a defectos concretos en el funcionamiento
de una máquina. Actualmente, por este procedimiento es posible
detectar pequeños defectos en el funcionamiento de elementos como motores
eléctricos, engranajes o rodamientos, o incluso detectar grietas en
rotores de turbinas. Sin embargo, especialmente en este último caso, queda
mucho por hacer, ya que hasta ahora sólo es posible detectar las grietas poco
antes de la fractura final, con lo que se evita el fallo catastrófico y sus consecuencias;
pero no es posible aún detectarlas cuando son incipientes, lo que
permitiría su seguimiento antes de la reparación, y tampoco puede conocerse,
excepto en casos muy concretos, la posición de la grieta en el rotor.
El procedimiento de detección de grietas en rotores se basa en el
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análisis de la modificación de la respuesta producida cuando éstas se inician
y desarrollan. Una grieta introduce una flexibilidad local en el rotor,
cuya determinación puede hacerse a partir del factor de intensidad de
tensiones producido por la misma o mediante otras técnicas, normalmente
numéricas. Esa flexibilidad local es distinta en la dirección del frente de
la grieta que en la perpendicular al mismo. Si la grieta permanece siempre
abierta durante el funcionamiento y hay aplicada una fuerza constante
perpendicular al rotor, por ejemplo, el peso en rotores horizontales, la variación
de la rigidez respecto a un sistema inercial de coordenadas genera
varios armónicos de la velocidad de giro, siendo el del doble de la velocidad
de giro especialmente importante.También se producen vibraciones
a las frecuencias naturales axiales debido al acoplamiento axial-flexión
producido por la grieta. Si las cargas aplicadas al rotor permiten que la
grieta se cierre en ciertos momentos del giro del mismo, la evolución de
la rigidez durante una vuelta dependerá de las cargas producidas y generará
un comportamiento no lineal y un acoplamiento torsión-flexión. Al
mismo tiempo, el contacto entre las superficies de la grieta produce un
aumento del amortiguamiento. Igualmente, la no-linealidad producida
puede generar aparecer inestabilidades.
Todos los efectos anteriores se superponen a las vibraciones producidas
por otras muchas causas, como pueden ser fuerzas con componentes
de variación aleatoria, posibles no-linealidades de los apoyos, pequeñas
faltas de alineamiento, etc., que introducen ruido en los espectros de las
vibraciones y dificultan la identificación de las causas. Por ello, en diagnosis
mediante análisis de vibraciones es fundamental, la conjunción del perfeccionamiento
de los métodos de simulación del comportamiento de los
sistemas reales y de las técnicas de análisis de señal para mejorar las predicciones
y alcanzar las aproximaciones deseadas.
Podrían citarse otros muchos problemas dinámicos de interés, con
fuertes repercusiones socioeconómicas, y que son objeto de grandes esfuerzos
de investigación y desarrollo en nuestros días.Algunos de ellos, relativos
a la seguridad de las personas, son el análisis y reducción de las vibraciones
transmitidas por máquinas a sus operadores o la simulación del
comportamiento del conjunto vehículo-pasajeros en las colisiones de automóviles,
donde interaccionan el comportamiento elastoplástico de la
estructura del vehículo, el movimiento de los elementos del motor duran-
22 JAIME DOMÍNGUEZ ABASCAL
te el impacto y el comportamiento dinámico del cuerpo humano. También
cabe señalar el diseño de suspensiones activas para vehículos automóviles
y ferrocarriles.Materia en la que es difícil distinguir qué parte es la
relativa a la teoría de control y cuál es la relativa a la dinámica de sistemas
mecánicos. A la complejidad del análisis dinámico de cada uno de estos
sistemas multicuerpos, que incluyen además elementos flexibles, se une la
necesidad de sintetizar sistemas que modifiquen el comportamiento, definir
criterios que permitan reconocer las mejoras en el mismo y aplicar
procedimientos de optimización.
La integridad estructural ante solicitaciones dinámicas.
Fatiga de los materiales
En cualquier sistema que deba prestar un servicio, la fiabilidad es una
condición indispensable para su aceptación en el mercado, tanto por razones
de competitividad como, a veces, por requisitos de seguridad.
Un análisis de las causas de los fallos debidos a problemas mecánicos
en las máquinas refleja que, en más del 50% de los casos, el origen de los
mismos está asociado al fenómeno de la fatiga. Es conocido que este fenómeno
se produce en los sólidos sometidos a cargas cíclicas o de variación
irregular. Cuando el número de ciclos de carga es suficientemente alto,
este tipo de solicitación puede producir la iniciación de una grieta en
un punto y el posterior crecimiento hasta la fractura final. Los valores máximos
de tensiones necesarios para producir este fallo pueden ser muy inferiores
a los que producirían deformación permanente o rotura estática.
Un aspecto característico de este tipo de fallo, que frecuentemente incide
en la seguridad de los usuarios, es el carácter espontáneo de la fractura
que se produce, sin que en muchos casos haya posibilidad de prever su
aparición. Por ello, desde que se generalizó el uso de las máquinas de vapor
en la industria y, sobre todo, desde la extensión del uso del ferrocarril
a mediados del siglo XIX, se empezó a tomar conciencia de un nuevo tipo
de fallo mecánico no conocido hasta la fecha: la fatiga de los materiales.
Desde entonces, el progreso en este campo ha estado impulsado especialmente
por el desarrollo de las industrias del ferrocarril, la automoción
y la aeronáutica. Se ha producido un gran avance en el conocimiento del
fenómeno y en los métodos de diseño para garantizar la seguridad ante
INGENIERÍA DE MÁQUINAS 23
este tipo de fallo.
El único procedimiento de diseño a fatiga existente hasta hace algo
más de treinta años, y el más extendido actualmente, es el que usa como
criterio de resistencia las curvas experimentales denominadas curvas S-N.
Estas curvas relacionan la amplitud de las tensiones nominales cíclicas que
se producen en una probeta estándar del material objeto de estudio con
el número de ciclos que puede soportar. Las curvas obtenidas con esas
probetas, normalmente de pequeño tamaño, cilíndricas y pulidas, se
extrapolan a las condiciones de un elemento mecánico cualquiera, que tiene
diferentes dimensiones, una geometría más compleja, y una superficie generalmente
más rugosa, sometido, además, a un estado de carga diferente
y bajo unas condiciones ambientales distintas. La extrapolación de la curva
S-N se realiza mediante unos coeficientes reductores de la resistencia que
consideran el efecto de los aspectos diferenciadores respecto a los ensayos.
Aunque estos coeficientes están basados en fundamentos científicos, sus valores
concretos en cada caso tienen un marcado carácter experimental. Este
método de diseño tiene serias limitaciones. Está basado únicamente en
los valores de las tensiones nominales y en los coeficientes que tienen en
cuenta los efectos locales de la zona donde se inicia la grieta. Las tensiones
nominales son normalmente elásticas, sin embargo, a veces se producen en
los elementos deformaciones plásticas muy localizadas. La predicción de la
duración del proceso se hace a partir de una información local de la zona
en que se inicia la grieta, sin que se considere la influencia de la distribución
de tensiones en la zona por donde va a ir creciendo la grieta producida.
Otra limitación tiene su origen en que la mayoría de los datos de que se
dispone se han obtenido en ambientes controlados,mientras muchos sistemas
desarrollan su actividad a la intemperie o en ambientes especialmente
corrosivos y condiciones extremas de temperatura.Ocurre también que las
curvas S-N se han obtenido en ensayos con cargas cíclicas de amplitud
constante; sin embargo, un gran número de elementos reales se somete a
cargas de amplitud variable, irregulares o aleatorias. Piénsese, por ejemplo,
en los elementos de la suspensión de un automóvil, cuyas solicitaciones dependen
de la rugosidad del terreno, cuyo perfil es aleatorio, o en las cargas
que soportan las alas de un avión, cuya variación también es aleatoria o en
los ciclos de carga aplicados a un tren de aterrizaje, cuyos picos dependen
en cada maniobra de múltiples factores.
En los años cincuenta se produjo un hecho que supuso un serio revés
24 JAIME DOMÍNGUEZ ABASCAL
para la industria aeronáutica comercial británica e impulsó sobremanera el
estudio de la fatiga en metales. Entre mayo de 1953 y abril del 54 explotaron
en el aire tres aviones Comet. Estos aviones fueron los primeros comerciales
construidos con cabina presurizada y llevaban funcionando solamente
un año. Ensayos realizados posteriormente a los accidentes, en los
que se simularon los ciclos reales de presurización, permitieron comprobar
que el fallo se produjo como consecuencia de los cerca de mil ciclos
de presión a que estuvieron sometidas las cabinas de los aviones destruidos.
Los diseñadores no conocían la incapacidad de las curvas S-N para
predecir la iniciación de grietas a bajo número de ciclos, ni los factores
que gobiernan el crecimiento de grietas por fatiga. Pensaron que el paso
de una prueba de presión con un valor de la misma el doble que la producida
durante los vuelos era suficiente para garantizar su resistencia a fatiga
durante los varios miles de ciclos a que iba a estar sometida la cabina
durante su vida.
El avance de los conocimientos sobre la fatiga en metales ha permitido
conocer que para que se inicie una grieta se necesita una deformación
plástica cíclica, aunque sea a nivel microestructural. Esta constatación, unida
a las dificultades de predicción con la curva S-N del comportamiento
cuando se producen niveles altos de tensiones y deformaciones, ha llevado
al desarrollo de un nuevo método para la predicción del comportamiento
a fatiga, denominado método de las deformaciones locales. Se basa
en las denominadas curvas e-N, que relacionan las deformaciones
cíclicas producidas en un punto con el número de ciclos necesarios para
que en dicho punto se inicie una grieta; curvas que se obtienen experimentalmente.
El conocimiento de esta relación ha permitido el desarrollo
de procedimientos más fiables para predecir la vida de un componente
bajo condiciones de carga de variación irregular, sea determinista o aleatoria.
Estos procedimientos permiten el análisis de la interacción entre ciclos
de altos niveles de tensión con otros de niveles bajos, a través del análisis
de las deformaciones producidas y los ciclos de histéresis generados durante
el proceso de carga.
El método de las deformaciones locales presenta, sin embargo, algunas
limitaciones para su aplicación. Una posible limitación se presenta cuando
el estado de tensiones producido por las cargas variables tiene un marcado
carácter multiaxial. En ese caso es necesario establecer un criterio de
INGENIERÍA DE MÁQUINAS 25
iniciación de grietas que tenga en cuenta la complejidad del estado de
tensiones. Pero, el mecanismo de generación de las grietas puede ser distinto
dependiendo del material, lo que puede hacer necesarios criterios
diferentes. Los criterios más aceptados son dos: los basados en las deformaciones
normales cíclicas máximas producidas, que se emplean para materiales
con mecanismos de generación de grietas típicos de comportamiento
frágil; y los que se basan en los incrementos máximos de deformaciones
tangenciales, que se emplean para materiales con mecanismos de iniciación
típicos de materiales dúctiles. Sin embargo, estos criterios pueden llevar
a errores apreciables en algunos casos, especialmente cuando la variación
de las cargas produce el giro de los planos principales de tensión
durante cada ciclo. Otra posible limitación se produce cuando existe un
gradiente de deformaciones apreciable en la zona en que aparece la grieta.
En ese caso, su efecto depende de la magnitud del gradiente y de la
microestructura del material. Para la consideración de este efecto no existen
actualmente criterios aceptados de forma general.No obstante, se están
realizando grandes esfuerzos de investigación en este campo.
De mayor importancia para la predicción del comportamiento a fatiga
son los avances conseguidos, y los que están actualmente en desarrollo,
para la aplicación de la mecánica de la fractura al análisis del crecimiento
de grietas por fatiga. Ello ha permitido predecir con aceptable precisión el
ritmo de crecimiento de una fisura cuando un elemento agrietado se somete
a cargas cíclicas.
La aplicación conjunta de la mecánica de la fractura y el método de las
deformaciones locales para análisis del proceso de fatiga está transformando
tanto los procedimientos como la filosofía de diseño. A partir de
estos métodos es posible determinar con mejor aproximación la vida esperada
de un elemento con geometría compleja sometido a cargas variables
de cualquier tipo. Con el método de las deformaciones locales es posible
aproximar el número de ciclos necesarios hasta que se produzca una
grieta de longitud inferior a algunos milímetros, que pueda ser detectada
por los métodos de detección existentes actualmente, ya sean líquidos
penetrantes, partículas magnéticas, ultrasonidos, métodos electro-potenciales
o corrientes inducidas. Además, con la mecánica de la fractura es
posible conocer la duración del proceso de crecimiento de una grieta por
fatiga. De este modo, se puede estimar el tiempo necesario para que una
26 JAIME DOMÍNGUEZ ABASCAL
grieta de pequeña dimensión, pero detectable por los procedimientos
existentes, llegue a alcanzar longitudes que sean peligrosas para la integridad
del sistema.
Los desarrollos de la mecánica de la fractura aplicada a la fatiga han
permitido la adopción del criterio de tolerancia al daño en los diseños; criterio
que comenzó aplicándose en las estructuras aeronáuticas y que actualmente
se aplica a multitud de máquinas y estructuras sometidas a cargas
variables. La aplicación de este criterio en las estructuras de aviones
permite actualmente garantizar, no sólo que una grieta que se genere en una
estructura pueda ser detectada en las inspecciones previstas con suficiente
antelación al fallo, sino también la seguridad ante el impacto de un cuerpo
extraño que genere un defecto en el fuselaje de dimensiones menores a
unos valores definidos. Como ejemplo puede decirse que, de acuerdo con
este criterio, el fuselaje de un avión de pasajeros de tamaño medio se diseña
con capacidad para prestar servicio con una grieta de dimensiones próximas
a medio metro, sin que ello quiera decir que no se reparen cuando
se detectan grietas con longitudes mucho menores.
La extensión del criterio de tolerancia al daño a los componentes de
máquinas presenta algunas dificultades añadidas al caso de elementos estructurales.
Por un lado, la menor dimensión de los componentes de máquinas
hace que el tamaño de las grietas críticas sea sustancialmente menor,
lo que dificulta su detección una vez iniciadas. De otra parte, las
frecuencias de aplicación de las cargas son generalmente un orden de
magnitud superiores, lo que incrementa el número de ciclos de carga que
debe soportar el elemento, convirtiendo el proceso de daño en uno típico
de fatiga a alto número de ciclos. Estos casos de fatiga se caracterizan
porque la mayor parte del proceso de daño hasta el fallo se ocupa en el
crecimiento de grietas de dimensiones del mismo orden que la distancia
característica entre barreras microestructurales, que no suele superar algunas
decenas de micrómetros, lo que hace difícil su detección. Finalmente, los
estados de tensiones producidos en estos componentes son claramente
multiaxiales y, frecuentemente, difíciles de determinar con suficiente aproximación,
tanto por métodos numéricos como experimentales. A veces,
además, las variaciones cíclicas de las tensiones modifican las direcciones
de las tensiones principales durante un ciclo de carga, lo que dificulta la
determinación del daño producido por fatiga. Un ejemplo en el que se
INGENIERÍA DE MÁQUINAS 27
presentan estas dificultades es algo tan simple como la unión con ajuste a
presión entre una rueda dentada y un eje. Los microdeslizamientos producidos
en la zona de contacto entre rueda y eje generan un estado triaxial
de tensiones con variación de las direcciones principales durante un
ciclo de carga. En este caso se une un problema elastoplástico en el borde
de la zona de unión a un problema de contacto con rozamiento, en el que
el coeficiente de rozamiento varía con el número de ciclos de carga. De
todas formas, aunque lentamente, el criterio de tolerancia al daño comienza
a emplearse actualmente en el diseño de componentes de máquinas.
Un ejemplo de cómo el diseño de componentes adopta el criterio de
tolerancia al daño es el programa iniciado a mediados de los años ochenta
por las fuerzas aéreas de los Estados Unidos denominado ENSIP (ENgine
Structural Integrity Program). Este programa pretende que todos los elementos
críticos de los motores de los aviones puedan ser inspeccionados
para determinar si es necesaria su sustitución o si, por el contrario, se garantiza
su resistencia hasta el siguiente período de inspección. Con este
procedimiento se ha conseguido pasar de una situación en la que algunos
componentes de los rotores se sustituían cuando la probabilidad estimada
de tener una grieta de 0,75 mm era del 0,1%, a otra en la que, con la ayuda
de los programas de inspección, estos elementos se sustituyen cuando
se detecta una grieta de longitud superior a un valor definido. Esta modificación
supone un incremento notable en la seguridad, debido a la mejora
de los métodos de inspección y análisis basados en la mecánica de la fractura.
En los últimos años, se continúa trabajando en la extensión de la mecánica
de la fractura a la simulación del proceso de fatiga en situaciones
más complejas, en las que actualmente la fiabilidad de las predicciones de
vida es baja y el coste de la experimentación requerida es alto. Los principales
esfuerzos se están dedicando a la simulación de los procesos de fatiga
a alto número de ciclos, de marcado carácter empírico actualmente. En
esta dirección es necesaria la investigación de numerosas cuestiones, como
las que se refieren a: la interacción entre fatiga a bajo y alto número
de ciclos, donde se combinan dos mecanismos de fallo distintos; el efecto
de la relación de tensiones máximas y mínimas en los ciclos; el comportamiento
de grietas microestructuralmente pequeñas y su transición hacia
las longitudes a las que es posible la aplicación de la mecánica de la fractura
elástica lineal; el efecto del cierre de grieta y su simulación, especial-
28 JAIME DOMÍNGUEZ ABASCAL
mente en situaciones próximas al umbral de crecimiento o en casos de
grietas pequeñas; los factores que modifican el umbral de crecimiento y su
comportamiento en casos de crecimiento en modo mixto; el efecto de
las distribuciones de tensiones con grandes gradientes en la zona de iniciación;
la mejora de los procedimientos de ensayo, que permitan conocer
con mayor precisión el efecto de distintos parámetros...; por poner algunos
ejemplos importantes.
La extensión de la mecánica de la fractura a grietas microestructuralmente
pequeñas reducirá la componente empírica de la fatiga a alto número
de ciclos. Permitirá, también, conocer los mecanismos que gobiernan
el crecimiento de las grietas por fatiga y mejorará la fiabilidad de las
predicciones.
Es conocido que el factor de intensidad de tensiones mínimo para que
se produzca el crecimiento de una grieta por fatiga, denominado generalmente
umbral de crecimiento, es menor cuando las grietas son microestructuralmente
pequeñas que cuando sus dimensiones son mayores.También
es conocido que dicho umbral crece a medida que lo hace la grieta,
estabilizándose a partir del momento en que ésta alcanza una longitud
superior a varias veces la dimensión característica de la microestructura del
material. El umbral de crecimiento para cualquier longitud de grieta superior
es constante y se considera una propiedad del material. Igualmente, en experimentos
realizados con grietas microestructuralmente pequeñas se ha
constatado que ante un mismo incremento del factor de intensidad de tensiones,
la velocidad de crecimiento depende de la longitud de la grieta. Bajo
estas condiciones, disminuye la velocidad al aumentar la longitud de la grieta,
produciéndose ciertas discontinuidades en la evolución.
No se conoce suficientemente el proceso por el que el crecimiento
inicial de la grieta produce un aumento del umbral y una reducción de la
velocidad de crecimiento. Sin embargo, sí se conoce que tienen una gran
influencia el crecimiento de las tensiones de cierre de grieta por deformación
plástica y la resistencia al crecimiento ejercida por las barreras microestructurales.
Dependiendo del material de que se trate, uno u otro fenómeno
puede tener un efecto más acusado.
En los últimos años se están realizando esfuerzos especialmente im-
INGENIERÍA DE MÁQUINAS 29
portantes para incluir adecuadamente estos efectos en los modelos de
predicción. En ese sentido se han propuesto diversos modelos que intentan
representar mediante la mecánica de la fractura este comportamiento
particular de las grietas pequeñas. Unos modifican el factor de intensidad
de tensiones obtenido mediante la mecánica de la fractura elástica lineal,
incrementándolo en función de la longitud de la grieta, para adaptarlo al
comportamiento observado experimentalmente. Otros, a partir de la
mecánica de la fractura, determinan la evolución de las tensiones de cierre
de grieta e incluyen su efecto sobre el crecimiento de las grietas. Por último,
otros, mediante consideraciones sobre la microestructura tienen en
cuenta de una u otra forma el efecto de la falta de semejanza entre grietas
largas y cortas así como la influencia de la orientación cristalográfica de
los granos por los que se propaga la grieta. De todos estos modelos los
más prometedores son los mencionados en segundo y tercer lugar.
El primer paso a dar en los modelos basados en la variación de las
tensiones de cierre de grieta, es establecer experimentalmente la relación
de estas tensiones con el umbral de crecimiento y con la velocidad de
propagación de las grietas. Conocidas estas relaciones, deben definirse los
procedimientos de determinación numérica de las tensiones de cierre. La
fase experimental se ha realizado sólo para un número limitado de materiales
y configuraciones, con unos resultados que permiten comprobar los
modelos de predicción. La determinación numérica de las tensiones de
cierre obliga a simular conjuntamente el crecimiento de la grieta y el comportamiento
elastoplástico producido en las inmediaciones de la misma.
La escala mesoscópica del modelo hace especialmente compleja la simulación
del crecimiento por diversas razones, entre las que cabe destacar la
anisotropía y falta de uniformidad del material a esa escala, y el carácter
discontinuo de la propagación de la grieta. Por un lado, anisotropía y falta
de uniformidad del material a esa escala requieren modelos que representen
la variación de orientación de los planos atómicos en cada grano y
el establecimiento de leyes de comportamiento que tengan en cuenta la
anisotropía.Y por otro, el crecimiento de las grietas pequeñas es irregular
y discontinuo a lo largo del frente de la misma, lo que dificulta la simulación
numérica del proceso. En determinadas situaciones pueden obtenerse
aproximaciones aceptables a las tensiones de cierre considerando al
material como un medio continuo, sin embargo, hasta la fecha no es posible
simular de esta manera el carácter estadístico de su evolución. En cual-
30 JAIME DOMÍNGUEZ ABASCAL
quier caso, la obtención de mejores o peores resultados depende del
ajuste empírico de algunos parámetros, lo que requiere un enorme trabajo
experimental.
El segundo grupo mencionado es el de los modelos que ponen especial
énfasis en el efecto de la microestructura del material sobre la resistencia
a la propagación. La consideración de la influencia de la microestructura
del material sobre el umbral de crecimiento y sobre la velocidad
de propagación de las grietas requiere modelar la interacción de las grietas
con las sucesivas barreras microestructurales existentes en el material.
En este sentido, estos modelos también tratan de simular a escala mesoscópica
el proceso de crecimiento de una grieta a través de los primeros
granos del material. La característica principal de estos modelos es que representan,
mediante modelos de dislocaciones, los sucesivos bloqueos
producidos por las barreras microestructurales sobre la zona plástica generada
en el borde de la grieta y establecen las condiciones bajo las que
una grieta es capaz de superar la resistencia ejercida por tales barreras.
De igual manera, haciendo uso de estas técnicas es posible simular las sucesivas
aceleraciones y deceleraciones observadas experimentalmente en
la velocidad de propagación durante el crecimiento de las grietas pequeñas.
Otra característica común de todos estos modelos es la necesidad de
definir un parámetro que represente la resistencia de las barreras, además
de otros efectos, como el cierre de grieta. La mayoría de ellos obtienen
este parámetro a partir de los diagramas de Kitagawa-Takahashi, que se
obtienen experimentalmente.
En la actualidad, estos tipos de modelos se han aplicado con resultados
bastante satisfactorios a diversos problemas, entre los que se incluyen
la evaluación de la velocidad de propagación de grietas en componentes
sin entallas, la estimación del límite de fatiga en componentes con y sin entallas,
y la predicción de aparición de grietas no-propagantes en componentes
metálicos entallados.
Finalmente, podemos decir que existen en fatiga otras muchas cuestiones
que requieren un gran esfuerzo de investigación. Es importante determinar
la influencia del carácter estadístico de las cargas, de la microestructura
del material y de su comportamiento local sobre la velocidad de
crecimiento de las grietas. Este análisis permitirá estimar con mayor preci-
INGENIERÍA DE MÁQUINAS 31
sión la dispersión de los resultados obtenidos en ensayos teóricamente
idénticos, en los que se producen unos resultados cuya relación puede ser
dos o tres a uno.También merece un trabajo importante la predicción del
comportamiento ante la combinación de cargas multiaxiales y agentes
químicos o atmosféricos, o el comportamiento a fatiga de nuevos materiales
compuestos, cuya diversidad hace, por ahora, imposible un análisis
de forma general. Sin embargo, debemos destacar que los avances alcanzados
en los últimos años son muy importantes y su resultado es la fiabilidad
de los sistemas mecánicos actuales.
Con esta breve descripción de algunos problemas típicos que se presentan
en el diseño de máquinas y de la forma de abordarlos, creo que ha
quedado patente la enorme actualidad de la ingeniería de máquinas.También
hemos podido comprobar que, al contrario de lo que pudo pensarse
hace algunos años, la participación de las nuevas tecnologías en las máquinas
actuales no ha hecho más que enriquecer esta rama de la ingeniería y
darle nuevas perspectivas.
Quisiera terminar recordando una cita de Theodore von Karman que
puede traducirse diciendo que «ciencia es el estudio del mundo como es,
e ingeniería es la creación del mundo del mañana». Es evidente que crear
algo para el mañana requiere el conocimiento científico como pilar fundamental,
ya que permite entender el mundo de hoy. Pero, además, requiere
una gran dosis de imaginación y creatividad, virtudes que son indispensables
para hacer una buena ingeniería. Sin ellas no podremos hacer más
que el análisis de la situación existente, sin aportar soluciones de interés.
32 JAIME DOMÍNGUEZ ABASCAL
CONTESTACIÓN
EXCMO. SR. D. ENRIQUE
ALARCÓN ÁLVAREZ
Excmo. Sr. Presidente,
Excelentísimos Señoras y Señores,
Señoras y Señores, queridos amigos:
El acto de hoy es especialmente grato a la Academia que se dota de
un especialista de alto nivel en una rama importantísima de la ciencia madre
de la ingeniería: la mecánica.
Como decía Fernández Casado1 en su discurso de ingreso en la Real
Academia de Bellas Artes de San Fernando «la misión del ingeniero está
en sacar la máxima utilidad posible de las cosas y esta apetencia de utilidad
es la que enderezó al homínido hacia el Homo faber primero, y después,
hacia el Homo sapiens». Aunque este orden sea cronológicamente
discutible no cabe duda que el proceso de reflexión, creación del artefacto
y su experimentación contribuyó a la evolución de la mente humana y
justifica el aserto de Max Van Laue2: «En el principio era la mecánica».
El hombre muestra su presencia como mecánico en la talla del sílex, la
generación del fuego, la alfarería y en la elaboración de dispositivos basados
en la idea intuitiva del peso y la palanca que le permiten la construcción
de trampas y redes. Cuando el ser humano deja de ser, en palabras
de García Olmedo3, un «animal edénico» e inventa la agricultura comienza
el sedentarismo, la construcción de ciudades y almacenes, el comercio
y en definitiva la civilización que impulsa todavía mas el desarrollo de máquinas.
Domínguez ha recordado las aportaciones de los antiguos. Sin embargo,
el gran impulso surge a partir del Renacimiento cuando frente al uso
de la esclavitud como reserva de fuerza se afronta la necesidad de las máquinas
de forma sistemática, en lugar de utilizarlas como simples curiosidades
indignas de las mentes superiores. A este respecto, y como origen de
prejuicios que han perdurado en nuestro país, Schul4 cita la afirmación de
1 Carlos Fernández Casado: «Estética de las artes del Ingeniero». Real Academia de Bellas Artes de
San Fernando. Madrid 1976.
2 Max Van Laue: «Geschichte der Physik». Bonn 1946.
3 Francisco García Olmedo: «Entre el placer y la necesidad». Drakontos 2001.
4 P. M. Schul: Machinisme et philosophie. PUF 1969.
Aristóteles «.... la naturaleza hace los cuerpos de los hombres libres diferentes
de los de los esclavos; a éstos les dota del vigor necesario para los
trabajos pesados mientras que a aquéllos los hace incapaces de rebajarse
a estas rudas labores» y Plutarco afirma que Arquímedes desconfiaba de
la legitimidad de sus trabajos en mecánica ... «y repudiando toda esta ciencia
de inventar y componer máquinas y, en general, todo arte que aporte
alguna utilidad al uso vil, bajo y mercenario, empleó su espíritu y su estudio
en escribir solamente las cosas cuya sutileza y hermosura no tuvieran
ninguna relación con la necesidad».
¿No les parece estar oyendo el famoso «que inventen ellos» o las frases
de Ganivet5 en el Ideario español? «... cuando acierto a levantarme siquiera
dos palmos sobre las vulgaridades que me rodean, y siento el calor
y la luz de alguna idea grande y pura todas esas invenciones no me sirven
para nada». ¿Es sorprendente que la fundación de la Academia de Ingeniería
de España se haya dilatado a 1994?
Como el nuevo académico ha indicado, a partir del Renacimiento y
sobre todo a partir del s. XIX el maquinismo es impulsado de forma decidida
en todos sus aspectos tanto científico y técnico como por su capacidad
de transformación de la sociedad. El propio K. Marx6 promueve su
aceptación por el movimiento obrero al indicar que «... al adquirir nuevas
fuerzas de producción, los hombres cambian sus modos de producción,
la manera de ganarse la vida, y con ello cambian todas las relaciones sociales...
» Y ello no sucede solamente en el lugar de trabajo, (recuérdese la parodia
que en Tiempos modernos hace Chaplin de la cadena de montaje),
sino que se refiere al comercio con la aparición de los medios rápidos de
transporte y al propio ambiente familiar en que se produce la incorporación
masiva de la máquina a las labores domésticas, a los propias instalaciones
del domicilio y a ámbitos inesperados: en 1944 John Steinbeck7
hacia notar que «la mayoría (de los niños EE.UU.) fue concebida en Fords
Modelo T, y no pocos nacieron en ellos. La teoría del hogar anglosajón
quedó tan torcida que ya nunca más volvió a enderezarse».
36 ENRIQUE ALARCÓN ÁLVAREZ
5 Ganivet: Ideario Español. 1897.
6 K. Marx: La miseria de la filosofía, 1847.
7 J. Steinbeck: Cannery Row N. Y. 1944.
Siegfried Giedion8 hizo en un curioso estudio sobre la mecanización
del entorno humano en que analiza las cambios provocados en el mobiliario,
el baño, la cocina, etc., donde ya planteaba la importancia que para la
evolución de costumbre y actitudes tenían el entorno cotidiano en el que
tan poco reparamos y donde la importancia de los artefactos no ha dejado
de crecer.
En el mundo actual y desde el punto de vista económico, cabe señalar
que la importancia de la industria del la máquina es doble, por un lado
permite escapar a la competencia de otros países al poner en valor la capacidad
de organización industrial y el potencial tecnológico autóctono, tal
como ha remarcado Domínguez, pero además tiene un enorme impacto
en el empleo y en la cifra de negocios relacionada con el conjunto de
usuarios.
Y es que la producción de artefactos ocupa un lugar intermedio entre
las ciencias básicas (como la mecánica teórica, el comportamiento de sólidos
o fluidos o la termodinámica) y las ingenierías elaboradas entre las
que se encuentran sectores tan importantes como el de la aeronáutica y
astronáutica, la ingeniería civil o de minas, la agrícola o algunas mas consuetudinarias
como la de electrodomésticos, mueble, etc.
Como Domínguez ha indicado, competencia técnica y éxito industrial
van íntimamente ligados. A veces grandes intuitivos se han adelantado al
desarrollo puramente intelectual; la máquina de vapor, por ejemplo, funcionaba
setenta años antes que su teoría fuese elaborada. Lo mismo sucedió
con los increíbles logros de un industrial como Hennebique en el hormigón
armado. Otras veces la teoría ha ido por delante. Al ser preguntado
por los usos prácticos de sus descubrimientos Faraday indicaba que no
podría dar una contestación en firme, para establecer acto seguido que
estaba seguro que sus descendientes acabarían pagando impuestos por el
uso industrial de aquéllos. En otro campo la curiosidad de Euler, por ejemplo,
permitió el desarrollo de una teoría de estabilidad del equilibrio que
seguimos enseñando a nuestros estudiantes.
CONTESTACIÓN 37
8 S. Giedion: La mecanización toma el mando. Oxford U. P. 1948.
La organización actual de la producción comienza con las investigaciones
desarrolladas por profesores y estudiosos en Escuelas e Institutos especializados,
sigue con las aportaciones de ingenieros, técnicos y obreros
en las realizaciones prácticas llevadas a cabo por empresas e industrias y
finaliza en la sistematización del conocimiento en Normas y Códigos de
buena práctica sancionadas por organismos estatales encargados de velar
por la seguridad de los usuarios y la sana competencia en el mercado.
La industria mecánica afecta así no solamente a la fabricación de máquinas-
herramientas, equipos especializados para otras industrias, mecánica de
precisión, máquinas agrícolas y maquinaria auxiliar para ingeniería, civil, minas
o metalúrgica sino que influye también en la fundición y trabajo de metales
o nuevos materiales, en el material de transporte terrestre (automóviles,
ferrocarriles, vehículos industriales y deportivos), en la construcción naval,
aeronáutica y en la industria del armamento.
Para darse una idea de la importancia económica de la industria metalmecánica
cabe indicar que en Andalucía aproximadamente un 20% del
total de la inversión industrial anual va dedicado a ella. De esa cantidad,
aproximadamente la mitad de la inversión en industrias nuevas se destina
a la adquisición de maquinaria extranjera, un cuarto a la adquisición de
maquinaria de origen nacional y el resto se emplea en edificios, construcciones
y otros equipos.
El empleo en esta rama de la industria se ha mantenido relativamente
estable, pero si en el conjunto del país representa aproximadamente un
8% de la población activa en Andalucía no supera el 5% de la suya.
El gasto en I+D es aproximadamente 2,5%, la mitad del de la industria
química, aunque alcanza órdenes semejantes al de la electrónica si se suman
las contribuciones destinadas a vehículos y transportes.
En el conjunto de España este gasto se distribuye entre la Administración
pública (20%), las Universidades (30%) y las empresas (50%).
En Andalucía, aunque la Administración Pública mantiene el porcentaje
del resto del país, la contribución al I+D en las empresas baja al 20% y
las Universidades contribuyen con el 60% restante.
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Los porcentajes globales son muy bajos en comparación con los países
europeos, lo que a veces se justifica en la necesidad de renovar el
equipamiento del parque de maquinaria a la mayor velocidad para adaptarse
a los retos de la competencia. Si no se rompe esta tendencia con un
esfuerzo decidido en la investigación y la innovación desde nuestras industrias
estaremos repitiendo la historia de dependencia de las importaciones
que se ha visto en otros empeños.
En este marco tan amplio Jaime Domínguez se ha revelado como ingeniero
en temas punteros, como gestor de la investigación cooperativa
entre Industria y Universidad y como sabio profesor en sus lecciones y en
sus estudios por los que es conocido en España y en el extranjero.
Jaime Domínguez, proveniente de una familia en la que abundan los
ejemplos de competencia en temas de desarrollo industrial, docencia e investigación,
terminó en 1973 su carrera de Ingeniero Industrial en la Escuela
Superior de Sevilla. Esta Escuela, creada bajo el patrocinio de la OCDE,
disponía de un plan experimental entre cuyos méritos se encontraba
el desarrollo de trabajos en taller en paralelo con el estudio teórico, tanto
en clases convencionales como en el gabinete de modelos numéricos (que
estaba dotado con un, en aquellas fechas, envidiable computador IBM 1130),
así como las prácticas en empresas que permitían a sus alumnos el contacto
directo con la realidad industrial de su entorno.
No cabe duda que ese enfoque influyó en derivar la vocación de Domínguez
hacia la mecánica de máquinas en la que se conjugan perfectamente
las ideas de investigación, experimentación y desarrollo industrial.
Al terminar su carrera el joven ingeniero, tras una breve etapa en la automoción,
se incorporó a la industria relacionada con la construcción de centrales
nucleares, entonces en su apogeo. Ello le permitió participar en el gigantesco
esfuerzo realizado por nuestro país en la puesta a punto de proyectos
modernos, y nuevas técnicas de organización del proyecto y de la construcción
cumpliendo requisitos de seguridad y garantía de calidad muy estrictos
tanto para los edificios como para todas las instalaciones de la planta.
Entre ellos se encontraban hipótesis de respuesta dinámica que nunca
antes se habían considerado rigurosamente en nuestro país como el com-
CONTESTACIÓN 39
portamiento sísmico de estructuras y equipos, el impacto de proyectiles o
aviones en edificios de contención, el choque entre bastidores de almacenamiento
de combustible usado sumergidos en piscinas y tantos otros
temas cuyo estudio y control contribuyó a elevar el nivel de nuestra ingeniería.
A estos problemas Domínguez les aplicó la doble visión que había
aprendido en la Escuela: la experimentación dinámica con modelos físicos
en simuladores sísmicos, lo que le llevó a conocer los mejores laboratorios
de ensayo dinámico en todo el mundo, y la interpretación de los resultados
mediante modelos numéricos desarrollados en computador usando
técnicas, que, habiendo comenzado a desarrollarse en el decenio anterior,
estaban experimentando un florecimiento extraordinario y requerían, por
tanto, un esfuerzo intelectual de formación permanente.
Quizá este último factor, y el deseo de participar activamente en el
empeño mundial de investigación, lo condujo a desarrollar su tesis doctoral,
que terminó brillantemente en 1978.
En este caso el objetivo era la comprensión del difícil problema de interacción
dinámica entre estructuras de plataformas off-shore, su cimentación
en el fondo marino y el efecto del oleaje y viento con su fuerte carácter
aleatorio.
De nuevo cabe notar la coincidencia entre la curiosidad científica y el desarrollo
industrial que han motivado desde siempre los logros ingenieriles.
Como es sabido, las tesis doctorales cierran pequeños temas pero
abren campos inmensos de investigación que quedan como desafíos para
el futuro en la mente de sus autores. No es extraño por ello que, tras cinco
años de permanencia en temas punteros de la actividad industrial de
nuestro país, Domínguez decidiera optar a la Cátedra de Cinemática y Dinámica
de máquinas de su Escuela, que consiguió por oposición en 1980.
De hecho, al ganar la Cátedra, pasó a ser continuador y heredero de
la labor iniciada por el gran patriarca de la ingeniería española, el canario
Agustín de Betancourt, los restos de cuyo Gabinete de Máquinas estuvieron
en los orígenes de las Escuelas de Ingenieros Industriales. En efecto, el
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Gabinete, mantenido por dos mecánicos excepcionales, Juan López de Pañalver
y Bartolomé Sureda, e inicialmente integrado como laboratorio en
la recién creada Escuela de Caminos, pasó cuando cerró ésta, a formar parte
de la Real Academia Matritense de Amigos del País. Desde allí y al formarse
la tercera Escuela de Ingenieros de Caminos y Canales en 1833, la
colección se subdividió en la parte relativa a obras hidráulicas que volvió a
ella y los modelos y planos relativos a las actividades industriales que pasaron
al Real Conservatorio de Artes y finalmente al Real Instituto Industrial,
origen directo de las Escuelas de Ingenieros Industriales a la más joven de
las cuales se incorporó Jaime Domínguez en 1980 en dedicación completa.
Como en otros ámbitos de la enseñanza de la ingeniería, la dinámica
de máquinas en aquellos años se encontraba en una situación paradójica:
el alto nivel de competencia en métodos clásicos había producido un ambiente
de autosatisfacción y cierta desidia respecto a la innovación que
había dejado obsoletos los libros y programas existentes. En este marco la
llegada casi simultánea a la Cátedra de dos jóvenes profesores Jaime Domínguez
y Javier García de Jalón, equipados con su experiencia en nuevos
métodos y problemas, supuso una renovación de contenidos que, junto
con la de otros catedráticos posteriores, ha ido permeando progresivamente
los programas de docencia e investigación de la disciplina, facilitando
la incorporación de investigadores españoles al desarrollo mundial de
la misma y elevando el nivel técnico de nuestro país.
A lo largo de los años transcurridos, Domínguez ha sido capaz de organizar
en la Universidad de Sevilla un grupo de trabajo donde se mantienen
las premisas que hemos remarcado: alto nivel en modelos numéricos,
competencia excepcional en ensayos in-situ y en laboratorio, cooperación
con la industria para resolver problemas y contacto permanente con los
equipos internacionales semejantes entre los que destacan los de Stanford;
M. I. T.; Sheffield y Southwest Research Institute.
Como temas más específicos cabría citar las contribuciones a los problemas
de fatiga aleatoria en contactos con y sin rozamiento contenido,
que le han situado en primera línea mundial o los procedimientos puestos
a punto para medir los casos de vibraciones transmitidas por ferrocarriles
o en aerogeneradores que han establecido una tipificación que es seguida
en todo el país.
CONTESTACIÓN 41
Desde 1989 participa activamente en la gestión de la investigación en
España tanto desde organismos centrales como en los autonómicos en
los que, de nuevo, ha contribuido al impulso dado en los últimos años a
los esfuerzos para el fomento de la innovación industrial en España y al
desarrollo de institutos imprescindibles como el Centro Andaluz de Metrología,
del que es actualmente Director.
He tenido el privilegio de trabajar con Jaime en diferentes proyectos
en los que hemos intentado dar asistencia técnica a industrias españolas
que lo solicitaban. Quizá el más espectacular fue el llevado a cabo para
Construcciones Aeronáuticas y la Agencia Europea del Espacio donde fue
preciso interpretar ensayos y desarrollar modelos numéricos de la fractura
del anillo pirotécnico que separa la parte superior del cohete Ariane 5.
En este trabajo, donde tuvo también una participación destacada el profesor
Manuel Doblaré, de la Universidad de Zaragoza, se pusieron de manifiesto
las virtudes del nuevo Académico: capacidad crítica de observación,
audacia reflexiva en la interpretación, ingenio en la búsqueda de
soluciones, inmensa capacidad de trabajo y, desgraciadamente para los
que osábamos contradecirle, inmensa también capacidad de refutación.
Recuerdo perfectamente el primer día que le hice exponer en la pizarra
sus avances en la tesis doctoral que había iniciado. Para las discusiones
en la Cátedra disponíamos de una maravillosa pizarra de cristal que debía
de medir 5 m de longitud y no menos de 1,50 m de altura. Pues bien, Domínguez
comenzó su exposición rellenando esos 7,5 m2 con una sola fórmula:
F = ma.
Ante mis protestas por el derroche de espacio indicó que sólo pretendía
exponer claramente su convicción fundamental y ver si estábamos
de acuerdo pues, en su opinión, las densísimas pizarras en las que siguió
planteando su esquema de vibraciones aleatorias, no eran mas que sencillos
desarrollos fácilmente previsibles tras aquélla.
Jaime, sé bienvenido.
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