Ingeniería civil en el mundo

7/24/2019 Ingeniera civil en el mundo

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INGENIERA CIVIL EN EL MUNDO

1. INTRODUCCIN

La

ingeniera

es el conjunto de conocimientos y tcnicas, cientficas aplicadas al desarrollo,implementacin, mantenimiento y perfeccionamiento de estructuras (tanto fsicas comotericas) para la resolucin de problemas que afectan la actividad cotidiana de la sociedad.

Para ella, el estudio, conocimiento, manejo y dominio de lasmatemticas, lafsicay

otrascienciases aplicado profesionalmente tanto para el desarrollo de tecnologas, como

para el manejo eficiente de recursos o fueras de la naturalea en beneficio de la sociedad.

La ingeniera es la actividad de transformar el conocimiento en algo pr!ctico.

".". #ntroduccin a la #ngeniera $ivil

La ingeniera civil es la disciplina de la ingeniera profesionalque emplea conocimientos

de c!lculo, mec!nica, %idr!ulica y fsica para encargarse del dise&o, construccin y

mantenimiento de las infraestructuras emplaadas en el entorno,

incluyendocarreteras, ferrocarriles,puentes, canales,presas,puertos, aeropuertos, diquesy

otras construcciones relacionadas. La ingeniera civil es la m!s antigua despus de

la ingeniera militar,de a% su nombre para distinguir las actividades no militares con las

militares. 'radicionalmente %a sido dividida en varias subdisciplinas incluyendo ingeniera

ambiental, ingeniera sanitaria,ingeniera geotcnica, geofsica, geodesia, ingeniera de

control, ingeniera estructural, mec!nica, ingeniera del transporte,ciencias de la

'ierra, ingeniera del urbanismo, ingeniera del territorio, ingeniera %idr!ulica, ingeniera

de los materiales,ingeniera de costas, agrimensura, e ingeniera de la construccin. Los

ingenieros civiles ocupan puestos en pr!cticamente todos los niveles en el sector pblico

desde el !mbito municipal al gubernamental y en el !mbito privado desde los peque&os

consultores autnomos que trabajan en casa %asta los contratados en grandes compa&asinternacionales.

2. HISTORIA DE LA INGENIERA CIVIL

*l %ombre siempre %a dedicado muc%o trabajo al desarrollo de dispositivos y estructuras que%agan m!s tiles los recursos naturales. #nvent el arado para %acer que el suelo fuera m!s


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productivo y pudiera rendir m!s alimentos+ la sierra, para transformar la madera del !rbol enobjetos tiles+ el molino de viento, para convertir en trabajo til las fueras de los vientos+ lam!quina de vapor, para transformar en trabajo mec!nico la energa latente de los combustibles.*stos y miles de otros aparatos, m!quinas y estructuras, son los resultados de una incesantebsqueda. *n los primeros tiempos, a medida que las diversas ocupaciones iban

desarroll!ndose, aparecieron, junto con los sacerdotes, mdicos y maestros, los epertosdedicados a crear los dispositivos y obras mencionados. - esos primitivos ingenieros se debe lacreacin de armas, fortificaciones, caminos, puentes, barcos y otras obras y artefactos. uactividad puede rastrearse f!cilmente %asta la poca de los antiguos imperios, y las evidenciasde sus notables obras persisten todava, especialmente las caladas, acueductos y obras dedefensa construidas por los romanos.

'ales %ombres fueron los predecesores del ingeniero de la era moderna. La diferencia m!ssignificativa entre aquellos antiguos ingenieros y los de nuestros das, es el conocimiento enque se basan sus obras. Los primitivos ingenieros dise&aban puentes, m!quinas y otras obras deimportancia sobre la base de un conocimiento pr!ctico o emprico, el sentido comn, laeperimentacin y la inventiva personal. *l /saber %acer/ era una acumulacin de eperienciasadquiridas principalmente por medio del sistema del aprendiaje, y a la cual contribua cadaindividuo. *n contraste con los ingenieros de nuestros das, los antiguos practicantes carecancasi por completo del conocimiento de la ciencia, 0 lo que es eplicable la cienciapr!cticamente no eista.

La #ngeniera apareci con el primer ser %umano. e puede %ablar de #ngeniera desde el primermomento en que se dio forma a una piedra para convertirla en una %erramienta o cuando losprimeros %umanos usaron la energa de forma consciente al encender una %oguera. 1esdeentonces, el desarrollo de la #ngeniera %a ido parejo con el de la 2umanidad. e podra decirque la ingeniera comen cuando los %umanos empearon a ingeniarse artculos para su vidacotidiana. Los primeros %ombres utiliaron algunos principios de la ingeniera para conseguir

sus alimentos, pieles y construir armas de defensa como %ac%as, puntas de lanas, martillos etc.*l desarrollo de la ingeniera comen con la revolucin agrcola (a&o 3444 a. $.) cuando lastribus dejaron de ser nmadas para cultivar sus productos y criar animales comestibles. 2acia ela&o 5444 a. $., con los asentamientos alrededor de los ros 6ilo, 7ufrates e #ndo, se inici laciviliacin con escritura y gobierno.

2asta pocas relativamente recientes, bajo el trmino arquitecto se englobaba a la persona quedominaba los conocimientos arquitectnicos, estructurales, geolgicos, %idr!ulicosnecesariospara la construccin de las obras civiles, militares y m!quinas de las distintas pocas. $omulgacon esta visin los "4 libros de 8arco 9itrubio (siglo # a. $.) /1e -rc%itectura/, en los que setratan temas %oy da asociados a la moderna arquitectura, la ingeniera civil, militar y mec!nica.

*s tras el :enacimiento cuando el desarrollo del conocimiento y las nuevas demandas socialesobligan a la especialiacin de las ramas.

Fue la necesidad quien hizo a los primeros ingenieros civiles de la historia. En Espaaest considerado como el primer ingeniero civil Santo Domingo de la Calzada, elsanto que constru! parte del Camino de Santiago, principalmente los puentes.Los orgenes de muc%as de las tcnicas y %erramientas de uso comn en nuestros das sepierden en la antig;edad.


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mtodos modernos de generacin de energa estn basados en el fuego, del que nadie sabecu!ndo se consigui por ve primera, pero es evidente que requiri una capacidad intelectualimportante. e pueden citar otros ejemplos de elementos esenciales para el desarrollo actual dela tecnologa, tales como la rueda, la palanca, la polea y los mtodos para la fundicin demetales, que se %an venido usando durante miles de a&os y a los que no es posible poner fec%a.

El tra"a#o de la piedra conoci! un alto grado de desarrollo en la $ntig%edad, como lodemuestran las gigantescas estructuras de &esopotamia, Egipto $m'rica Centralque todava e(isten ho. $s, por e#emplo, la ms grande de las pirmides, la )ran*irmide de Cheops, tena originalmente una altura similar a la de un edificio de +pisos su construcci!n se puede fi#ar entre +.-/ -.+/0 a.C. Se trata de unmonumento a las capacidades de los hom"res que ha resistido el paso de 1.000 aos.2ubo otros logros en la -ntig;edad, qui!s no tan espectaculares como las pir!mides pero conun mayor impacto en el desarrollo de la 2umanidad, como la construccin de canales yacueductos, que %icieron posible la aparicin de ciudades y la epansin de la agricultura.8uc%o antes del =.444 a.$., los umerios %aban drenado las marismas del >olfo Prsico yconstruido canales para irrigacin. 1el mismo modo, la sustitucin de la energa %umana por

otros tipos de energa, o el desarrollo de estas nuevas fuentes %an supuesto igualmente %itosfundamentales en el desarrollo de la tcnica. *l uso de bueyes y, posteriormente con laaparicin del arado, de caballos (m!s r!pidos y eficientes que los bueyes), permiti al %ombredisponer de nuevas fuentes motrices. *n este sentido, el salto m!s importante se dio alreemplaar la energa animal por la mec!nica, dando inicio al periodo que se conoce como:evolucin #ndustrial.

8encin especial merecen los desarrollos alcanados en la -ntigua $%ina. ?no de ellos ya %asido citado, el arado, pero fueron muc%os y de gran importancia los desarrollos importados por@ccidente, como por ejemplo, el papel (pinsese que el grado de desarrollo de una sociedad semide por la cantidad de papel consumido), el cig;e&al, que permite convertir movimientos

lineales en rotatorios y viceversa, o la plvora. 'ambin en @ccidente se realiaronaportaciones de vital inters. Los :omanos inventaron la argamasa y etendieron un elementocuya capacidad proporcionaba desconocidas posibilidades el arco. in embargo, susinventores, los etruscos, %icieron poco uso de l. *l arco permiti construir las espectacularescatedrales gticas europeas, muc%o antes del desarrollo de cualquier teora de las estructuras.

6ormalmente se piensa en la *dad 8edia como un periodo de estancamiento caracteriado porla falta de progreso social. in embargo, algunas de las m!s grandes creaciones arquitectnicasde la 2umanidad, las catedrales, datan de esa poca. -dem!s, dos m!quinas inventadas en eseperiodo %an tenido un enorme impacto en el progreso subsiguiente el reloj de contrapeso y laimprenta, inventada por >utemberg en ".5A4. >eorgius -grcola (".5B50".AAA) y >alileo

>alilei (".AC50".C5D) establecieron las bases cientficas de la ingeniera. *l primero, en su obrapstuma 1e :e 8etallica (".AAC) recopil y organi de forma sistem!tica todo elconocimiento eistente sobre minera y metalurgia, siendo la principal autoridad en la materiadurante cerca de D44 a&os. >alileo es conocido por sus observaciones astronmicas y por sudeclaracin de que objetos de diferentes masas se ven sometidos a la misma /tasa/ de cada.>alileo tambin intent desarrollar teoras tensionales para estructuras. -unque suspredicciones fueron errneas al no considerar la elasticidad de los materiales, poco tiempodespus :obert 2ooEe public el primer artculo sobre elasticidad (".CF3) que sent las bases


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de la actual teora de la elasticidad. $omo se ve, en la 2istoria aparecen genios cuya influenciaen el desarrollo posterior de la tcnica es enorme. >alileo fue uno de ellos, como tambin lo fue6eGton cuyos principales legados fueron las tres famosas leyes del movimiento, la solucin alproblema del movimiento de los planetas y el desarrollo del c!lculo matem!tico.

*l siglo H9## fue, como se ve, ecepcional para el desarrollo posterior de la ingeniera. 2acia

su final, ocurri un %ec%o crucial, puesto que el %ombre aprendi a convertir energa calorficaen trabajo mec!nico, algo inconcebible %asta entonces. Para llegar a este descubrimiento,tuvieron que realiarse antes otros muc%os %ubo que /descubrir/ la atmsfera (>alileo,'orricelli y 9iviani) y la presin atmosfrica (Pascal). *n ".CFD, @tto 9on >uericEe invent laprimera bomba de aire el desarrollo de un cilindro con un pistn mvil sera crucial para elposterior desarrollo del /motor de fuego/, como entonces se le dio en llamar. lo faltabamover el pistn con energa calorfica. *sto lo consigui 1enis Papin en ".CB", sentando lasbases del motor de vapor que, en ".F4A, '%omas 6eGcomen puso en pr!ctica. u motor era tily pr!ctico, pero lento e ineficiente. 'uvieron que pasar casi F4 a&os %asta que Iames Jatt(".F=C0".3"B) presentara su m!quina de vapor (".FF5), base de la :evolucin #ndustrial.

-unque se suele fec%ar la :evolucin #ndustrial entre ".FA4 y ".3A4, fue en la parte central deeste periodo cuando se vivieron los mayores cambios. Los motores de Jatt empearon a usarsede modo general %acia ".FA4 y para ".3DA, aparecieron las primeras locomotoras dotadas demotores m!s evolucionados, ligeros y potentes, que usaban vapor a alta presin en ve de vapora presin atmosfrica. *l motor de vapor cambi radicalmente las factoras eistentes %astaentonces, basadas en molinos de agua o de viento. - partir de ese momento, las f!bricas podansituarse pr!cticamente en cualquier lugar. *l desarrollo de f!bricas trajo consigo la necesidad decombustible en grandes cantidades que, adem!s, proporcionara suficiente poder calorfico parafundir %ierro. La solucin la proporcion el carbn.

La nueva situacin llev parejo el desarrollo de ciudades sucias e impersonales y la eplotacin

de la mano de obra durante los siglos H#H y buena parte del HH. Pero tambin es cierto que laevolucin en los sistemas de fabricacin llevaron a mejoras en la productividad que, a cambio,%an revertido en una espectacular mejora del nivel de vida en los pases industrialiados.#nglaterra fue, sin duda, el pas donde con m!s fuera comen y se desarroll la :evolucin#ndustrial. in embargo, y ya en su etapa final, el liderago comen a pasar a los *stados?nidos, una potencia emergente. >ran parte de los esfueros ingenieriles de esa poca estabandirigidos %acia la industria del ferrocarril. -s, uno de los grandes logros de ese periodo fue laconstruccin del ferrocarril de costa a costa de los *stados ?nidos (".3CD0".3CB).

1ebe mencionarse un desarrollo m!s de enorme valor de la ingeniera del siglo H#H el motorde combustin interna. 1urante la segunda mitad del siglo, se llevaron a cabo eperimentos en

esta lnea (Lenoir, Keau de :oc%as), y fue en ".3FC cuando 6iEolas @tto introdujo su eficientemotor de cuatro tiempos que se usa en la mayor parte de los automviles actuales. -unque nose %able normalmente de un periodo con el nombre de revolucin elctrica, perfectamentepodra %acerse. u comieno se situara en ".3=" llegando %asta nuestros das. -unque se%aban realiado eperimentos antes (@ersted, -mpre), fue 8ic%ael araday quien formul elprincipio fundamental en el cual se basa toda la industria de generacin elctrica actual sepuede inducir corriente elctrica a partir de cambios en un campo magntico. $omo sueleocurrir, inicialmente estos eperimentos encontraron pocas aplicaciones, aunque una de ellas


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sent las bases de lo que %oy conocemos como ingeniera de 'elecomunicacin el desarrollodel telgrafo en ".3=A por amuel .K. 2ore. *n esa misma dcada aparecieron los primerosmotores elctricos aunque pesados, con poca autonoma y poco eficientes.

La demanda de electricidad se dispar con la aparicin del alumbrado elctrico ('%omas*dison, ".3FB), y para ".3B4 ya se %aban desarrollado modernos generadores con lo que todo

estaba dispuesto para que la industria pudiera %acer uso de la energa elctrica. 6o sera justoabandonar el siglo H#H sin %acer mencin a dos investigadores cuyos trabajos %an sentado lasbases para un gran nmero de desarrollos posteriores . $arnot y I.$. 8aGell. $arnotdescribi los principios de la termodin!mica y la eficiencia energtica en su obra :eflections ont%e 8otive PoGer of ire/ (".3D5), principios an vigentes. 8aGell estableci losfundamentos de la teora de campos electromagnticos (".3CA) que, entre otras cosas, fij loscimientos para el posterior desarrollo de las radiocomunicaciones y el radar.

*n este punto, es decir, al comieno del siglo HH, se entra en una din!mica de desarrollos noconocida %asta entonces y en la que nos %allamos inmersos de pleno, por lo que es difcil anevaluar su importancia en toda su magnitud. 2ay que decir que, en justicia, muc%os de los

logros del siglo HH se basan en desarrollos anteriores el telfono, la aparicin de los avionesson prueba de ello, sin embargo, %a %abido tambin grandes contribuciones a la ingeniera,plasmadas en trabajos tales como los de 6iEola 'esla, '%omas *dison o tep%en 'imos%enEo.1e %ec%o, se %an producido dos desarrollos que %an afectado profundamente a la ingeniera ysin duda tendr!n una gran repercusin en el futuro la aparicin de la mec!nica cu!ntica y lateora de la relatividad (-lbert *instein y otros) y el desarrollo de la electrnica primero entubos de vaco y posteriormente de estado slido, con la consecuencia de la invencin delmicroprocesador y a partir de l, de la inform!tica como %erramienta de ingeniera.

3. LA INGENIERIA EN LA ACTUALIDAD

2os ingenieros de la antig%edad sufrieron impedimentos en su tra"a#o puesto quetenan poco conocimiento de la ciencia, situaci!n que e(isti! hasta tiemposrelativamente recientes. 3odo esto ha cam"iado. En el siglo pasado en lo que va delpresente, el conocimiento cientfico ha florecido con una inmensa acumulaci!n deinformaci!n. El conocimiento humano de la estructura de la materia, los fen!menoselectromagn'ticos, los elementos qumicos sus relaciones, las lees del movimiento,los procesos de transmisi!n de energa muchos otros aspectos del mundo fsico, haaumentado enormemente. &ucho de lo que se ensea ahora en los cursos de fsicade secundaria preparatoria, era desconocido cuando 4att desarroll! su mquina de

vapor , no o"stante, el contenido de esos cursos es s!lo una fracci!n de lo que sesa"e en la actualidad.*n el siglo H#H los ingenieros se dieron cuenta de la potencialidad que este cuerpo creciente deconocimientos cientficos ofreca para la resolucin de los problemas pr!cticos de la%umanidad, y comenaron a aprovec%arlo. $on este cambio tan importante, como es el etensoempleo de los principios cientficos para la resolucin de problemas, la ingeniera an0tiguaevolucion %asta su forma moderna.


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Si se supone que la ingeniera contempornea es simplemente una e(tensi!n de laciencia, como consideran err!neamente algunos autores, no se percata uno de unpunto mu importante se tiene una falsa imagen de la profesi!n. 2os ingenieros ae(istan mucho antes de que hu"iera un cuerpo o con#unto significativo deconocimientos cientficos, fungan entonces, igual que en la actualidad, como lose(pertos de la sociedad para la creaci!n de sus ms comple#as o"ras5 aparatos,

mquinas, construcciones procesos. *osteriormente, el ms amplio conocimientohumano del mundo fsico produ#o un significativo cam"io en este campo. 2a ingenierade nuestros das se enfrenta esencialmente a los mismos tipos de pro"lemas, pero laciencia se utiliza ahora en forma amplia en la resoluci!n de tales pro"lemas.6"s'rvese, sin em"argo, que la capacidad inventiva, el criterio e(perimentado losconocimientos empricos audan mucho todava a solucionar los pro"lemas deingeniera.2ay un cercano paralelismo entre la evolucin de la ingeniera y la de la medicina. Losespecialistas en la curacin de las enfermedades %an evolucionado desde muy remotas pocas.Los predecesores de los mdicos de %oy practicaron durante muc%os siglos lo que eraesencialmente un arte+ no %aba ningn cuerpo de conocimientos cientficos en qu con0fiar. *n

tiempos relativamente recientes la bacteriologa, la fisiologa y otras ciencias biolgicas sedesarrollaron %asta formar un cmulo considerable de conocimientos cientficos, y los mdicoscomenaron a aplicarlos en el tratamiento de los problemas de la salud.

Por consiguiente, los mdicos y los ingenieros son especialistas en resolucin de problemas+sus orgenes se encuentran en las profundidades de la %istoria, y son ellos quienes final0mente,y en forma lgica, %an asumido la responsabilidad de aplicar un cierto conjunto deconocimientos cientficos. Siempre han estado orientadas hacia la resolucin de problemas, ylo estn an. u motivo primordial es resolver el problema que tengan a mano. i porcasualidad se enfrentan con un problema para el cual el conocimiento cientfico no da solu0cin, de todos modos intentar!n resolverlo. (M?n cirujano no se apartar! de un paciente en la

mesa de operaciones si encuentra una situacin para la cual la ciencia no le dice qu tiene que%acerN) *l mdico y el ingeniero tienen un trabajo que realiar, y llegar!n a la solucin de unproblema mediante la eperimentacin, el sentido comn, el ingenio, o qui! otros medios, silos conocimientos cientficos de la poca no cubren la situacin que se presente. -s pues, elingeniero no eistesolamentepara la aplicacin de la ciencia, sino que eiste para resolverproblemas, y en tal accin utilia los conocimientos cientficos disponibles.

4. APORTES DE LA INGENIERA A LA HUMANIDAD

2a 7ngeniera apareci! con el ser humano. Se puede ha"lar de 7ngeniera desde elprimer momento en que se dio forma a una piedra para convertirla en unaherramienta, o cuando los primeros humanos usaron la energa de forma conscienteal encender una hoguera. Desde entonces, el desarrollo de la 7ngeniera ha ido pare#ocon el de la 8umanidad.2os orgenes de muchas de las t'cnicas herramientas de uso com9n en nuestrosdas se pierden en la antig%edad. :uizs el e#emplo ms evidente sea el hecho deque casi todos los m'todos modernos de generaci!n de energa est'n "asados en el


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fuego, del que nadie sa"e cuando se consigui! por vez primera, pero es evidente querequiri! una capacidad intelectualimportante. Se pueden citar otros e#emplos de elementos esenciales para el desarrolloactual de la tecnologa, tales como la rueda, la palanca, la polea los m'todos para lafundici!n de metales, que se han venido usando durante miles de aos a los que noes posi"le poner fecha.

El tra"a#o con la piedra conoci! un alto grado de desarrollo en la $ntig%edad, como lodemuestran las gigantescas estructuras de &esopotamia, Egipto $m'rica Centralque todava e(isten ho. $s, por e#emplo, la ms grande de las pirmides, la )ran*irmide de ;eops tena originalmente una altura similar a la de un edificio de +pisos su construcci!n se puede fi#ar entre +.-/ -.+/0 a.C. Se trata de unmonumento a las capacidades del hom"re que ha resistido el paso de 1.000 aos.8u"o otros logros en la $ntig%edad, quizs no tan espectaculares como las pirmidespero con un maor impacto en el desarrollo de la 8umanidad, como, la construcci!nde canales acueductos, que hicieron posi"le la aparici!n de ciudades la e(pansi!nde la agricultura. &ucho antes del .000 a.C., los Sumerios ha"an drenado lasmarismas del )olfo *'rsico construido canales para irrigaci!n. Del mismo modo, la

sustituci!n de la energa humana por otros tipos de energa, o el desarrollo de estasnuevas fuentes han supuesto igualmente hitos fundamentales en el desarrollo de lat'cnica. El uso de "uees posteriormente con la aparici!n del arado, de ca"allosevoluci!n 7ndustrial.&enci!n especial merecen los desarrollos alcanzados en la $ntigua China. ?no deellos a ha sido citado, el arado, pero fueron muchos de gran importancia losdesarrollos importados por 6ccidente, como por e#emplo, el papel e &etallica o"ert 8ooepu"lic! el primer artculo so"re elasticidad


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teora de la elasticidad. Como se ve, en la 8istoria aparecen genios cua influencia enel desarrollo posterior de la t'cnica es enorme. )alileo fue uno de ellos, como tam"i'nlo fue @eGton cuos principales legados fueron las tres famosas lees del movimiento,la soluci!n al pro"lema del movimiento de los planetas, el desarrollo del clculomatemtico.El siglo HI77 fue, como se ve, e(cepcional para el desarrollo posterior de la ingeniera.

8acia su final, ocurri! un hecho crucial, puesto que el hom"re aprendi! a convertirenerga calorfica en tra"a#o mecnico, algo inconce"i"le hasta entonces. *ara llegara este descu"rimiento, tuvieron que realizarse antes otros muchos5 hu"o quedescu"rir la atm!sfera


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generaci!n el'ctrica actual5 se puede inducir corriente el'ctrica a partir de cam"ios enun campo magn'tico. Como suele ocurrir, inicialmente estos e(perimentosencontraron pocas aplicaciones, aunque una de ellas sent! las "ases de lo que hoconocemos como ingeniera de 3elecomunicaci!n5 el desarrollo del tel'grafo en A./por Samuel F.K. 8ore. En esa misma d'cada aparecieron los primeros motoresel'ctricos aunque pesados, con poca autonoma poco eficientes.

2a demanda de electricidad se dispar! con la aparici!n del alum"rado el'ctrico

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