Sistemas en ingeniería

¿Qué es un sistema?
La palabra Sistema viene del latín systema que a su vez viene del griego σύστημα (systema = unión de cosas en una manera organizada), compuesta de συν (syn= junto, como en sinagoga e idiosincracia) y ιστμι (hístemi= establecer, poner en pie, detener, estar en pie) y el sufijo -μα que indica instrumental-medio-resultado [1].
El diccionario de la real academia española propone 4 acepciones;
  1. m. Conjunto de reglas o principios sobre una materia racionalmente enlazados entre sí.
  2. m. Conjunto de cosas que relacionadas entre sí ordenadamente contribuyen a determinado objeto.
  3. m. Biol. Conjunto de órganos que intervienen en alguna de las principales funciones vegetativas. Sistema nervioso.
  4. m. Ling. Conjunto estructurado de unidades relacionadas entre sí que se definen por oposición; p. ej., la lengua o los distintos componentes de la descripción lingüística.

                                                                     Diccionario de la Real Academia Española, 2014 

    [2]
Ademas de 19 usos variantes [2], que abarcan desde las ramas legales hasta la química, la cristalográfía y la geografía. donde de acuerdo a las acepciones y usos, se puede decir que:

  • Sistema es un conjunto de elementos que se encuentran inter-relacionados dentro de un circuito de causas y efectos, cuyo comportamiento se encuentra dirigido o limitado por condicionantes y/o principios intrínsecos de sus componentes.

Esta aproximación, deja de lado el aspecto de la racionalidad, pues esta se desprende del intelecto que no tiene cabida en los fenómenos naturales. Al hablar de un "circuito de causas y efectos", se refiere a que un cambio determinado de uno de los componentes implica una respuesta especifica (determinismo) de todo el sistema, como en una función matemática, se puede decir se encuentra limitado, como indica el termino circuito. Finalmente, los sistemas tienen comportamientos, es decir, se ven influidos o responden a sucesos: la entrada/salida de un material, energía, información o un nuevo componente. que dependiendo del tipo de componente del sistema, respetara un conjunto de reglas, por ejemplo si pertenece a los sistemas físicos estarán sujetos a leyes como la gravedad, o la termodinámica. 

¿Qué es un sistema de ingeniería?
De acuerdo a la junta de acreditación de tecnología e ingeniería (ABET):
  • Ingeniería es la profesión en la que se aplica el conocimiento de las ciencias matemáticas y naturales mediante el estudio, la experiencia y la practica, con juicio para desarrollar maneras económicas de utilizar los materiales y fuerzas de la naturaleza en beneficio de la humanidad.
    Junta de acreditación de tecnología e ingeniería (ABET)[3]
De esta definición se desprenden dos importantes nociones:
  • Una parte importante de la labor de ingeniería se expresa por medio de modelos analíticos también llamados modelos matemáticos, es decir una ecuación o conjunto de ecuaciones matemáticas que representan algún aspecto de una realidad observada, los cuales permiten predecir, dentro de un rango de error, el comportamiento de dicho aspecto. 
  • La ingeniería hace uso del conocimiento tácito, conocimiento no formal obtenido por las experiencias y sensaciones de un individuo, que se presentan validas en algunas circunstancias, como dice la definición, es adquirido mediante la experiencia y se expresa en forma de juicios. 
Dentro del campo de la ingeniería, el termino sistema es el tema central de una metodología conocida como dinámica de sistemas perteneciente a la rama de la ingeniería de sistemas, que se ocupa de analizar y modelar el comportamiento temporal de entornos complejos, que abre un campo multidiciplinar de la ingeniería que estudia el desarrollo de sistemas y sus ciclos de vida[4].
Esta metodología, pretende entender como diversos sistemas se relacionan entre si, para determinar el comportamiento de un elemento dado de la realidad. Para ejemplificar este alegato, se presenta la siguiente figura:
fig.1, Ventilador de pie

Limitándose solo a los aspectos operativos del ventilador de pie, se ven involucrados los siguientes sistemas:
Sistema estructural de la base (o pie), para mantener el ventilador en su posición vertical, el soporte y la base, deben soportar la carga pasiva de los componentes eléctricos, la carga activa del empuje del aire en el sentido opuesto, y la base debe tener una geometría que mantenga el punto de equilibrio.
fig 2. análisis del comportamiento estructural del ventilador en cargas pasivas
Sistema mecánico/eléctrico, para generar la fuerza rotatoria del ventilador, se requiere de un flujo de energía eléctrica controlado por un sistema electrónico, que filtre las señales para usar las pulsaciones de un solo sentido, y energizar el dinamo del motor, sucesos que ademas generan calor, al transformar la energía eléctrica en movimiento.
fig 3. análisis del sistema de un motor electrico
Sistema estructural de las aspas, el material de las aspas estará sometido a una aceleración angular, para evitar que esta falle, deben estudiarse los materiales que pueden soportar estas tensiones.
fig 4,Análisis de las fuerzas involucradas en el movimiento del aspa del ventilador.
Dentro de la dinámica de sistemas, todos ellos tienen que ser evaluados dentro de una estimación estadística, para lograr la mayor estabilidad de los ventiladores de este modelo durante su vida útil. Esto mismo se aplica a todo el proceso de producción de estos ventiladores. entre mayor es la complejidad de un proyecto, mayor numero de sistemas se ven involucrados.

Desde esta perspectiva, los sistemas de ingeniería se pueden entender como la descripción en forma de modelos matemáticos,del comportamiento de un suceso, para entender su progresión, determinada por las variables que le componen y que se encuentran relacionadas a un cuerpo teórico.
Estos sistemas pueden ser estructurales, eléctricos, químicos, informáticos o cualquiera que pertenezca a alguna de las ramas que estudia la ingeniería, siendo este el proceso que relaciona a todas las ingenierías (la capacidad de describir los sucesos como sistemas).

Bibliografía
  1. http://etimologias.dechile.net/?sistema
  2. http://dle.rae.es/?id=Y2AFX5s
  3. http://hectortorresgallery.blogspot.mx/2016/08/breviario-de-ingenieria.html
    (extraído el 22-mayo-2017)
  4. Izquierdo, Luis R.; Galán, José M.;Santos, José I.;del Olmo, Ricardo (2008). «Modelado de sistemas complejos mediante simulación basada en agentes y mediante dinámica de sistemas». Empiria. Revista de Metodología de Ciencias Sociales 16. pp. 85-112.
Figuras
  1. https://famsa_imagenes2.storage.googleapis.com/7218300AI16529.jpg (5-junio-2017)
  2. elaboración propia
  3. elaboración propia
  4. elaboración propia