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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,

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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

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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.

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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

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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

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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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