FUNCIÓN DE LA INGENIERÍA EN GENERAL

IMPORTANCIA Y OBJETIVOS EN LA SOCIEDAD

QUÉ ES LA INGENIERÍA: Las palabras “ingeniero” e “ingeniería” derivan del latín “íngenium”, que significa “capacidad, ingenio, obra, facultad de invención”, etc. De este término, en el Medioevo, derivaron “ingeniador” y, finalmente, “ingeniero”. La ingeniería, por lo tanto, es la ciencia de proyectar y calcular edificios, puentes, carreteras, canales, máquinas, motores, etc.; en suma, todo aquello que requiera el cálculo y la aplicación de leyes matemáticas, físicas y químicas. No sin motivo la ingeniería y las matemáticas son hermanas gemelas; el ingeniero debe ser ante todo un óptimo calculista.

Imagen en una PC de un encuentro de varias vigas de una estructura civil.

Hoy esta herramienta electrónica reemplaza al antiguo y clásico tablero de dibujo y cálculo.

IMAGINEMOS un resorte (muelle) de acero. Supongamos que el diámetro de las espirales (anillos) es de 4 centímetros, y el número de espirales 10. Si se le cuelga un peso de 20 kilogramos, el muelle debe alargarse, por ejemplo, exactamente un centímetro. ¿Qué diámetro debe tener el alambre con el que está fabricado para que el muelle se alargue exactamente un centímetro con un peso de 20 kilogramos?.

No, no se trata de una pregunta ridicula, ni mucho menos de ningún acertijo para alguna reunión de amigos. Es una pregunta seria, lógica, y tiene una respuesta exacta. Hay una persona que, lápiz en mano, puede establecer con la mayor exactitud el diámetro de dicho alambre de acero. Esta persona es el ingeniero.

Miremos a nuestro alrededor: las vigas que sostienen la habitación en que estamos han sido calculadas por un ingeniero; lo mismo las dimensiones y la estructura de las pilastras que sostienen la casa, así como los soportes de los balcones y las instalaciones del edificio. Los ingenieros han proyectado y calculado el aparato de radio, el televisor, el teléfono, la enceradora eléctrica,, el lavarropas y la heladera.

Otros ingenieros han estudiado la instalación del ascensor, la bomba de agua, la instalación de la calefacción. Y si nos asomamos a la ventana, veremos correr por la calle coches proyectados por ingenieros, puentes, grúas, etc., construcciones todas calculadas por ingenieros.

Podríamos continuar, pero ¿es necesario?.Ya hemos comprendido hasta qué punto tiene importancia la ingeniería.

¿PARA QUÉ SIRVE LA INGENIERÍA?

Pongamos un ejemplo práctico, que sirva para todoi. Supongamos que hay que construir un puente carretero y ferroviario que pase sobre un río. Los elementos da partida que tiene el constructor de puentes son dos: la resistencia del terreno, sobre el que el puente ha de apoyarse y la longitud de la zona sobre la que el puente ha de ser tendido, es decir la “luz” del puente.

Teniendo presente estos dos elementos, el constructor deberá construir una estructura aérea (o sea suspendida), la cual deberá reunir los dos siguientes requisitos:

Primero: descargar sobre pocos apoyos sólidos todos los esfuerzos a los que el puente se verá sometido (cargas), conforme se puede apreciar en estas cuatro ilustraciones:

Segundo: dejar camino libre a todo aquello que deba pasar bajo el puente, o sea el agua del río y las embarcaciones que naveguen sobre él. El puente, por lo tanto, deberá tener una altura mínima.

Podríamos seguir, pero limitémonos a esto. Construir el puente significa resolver todos los difíciles problemas que hemos visto; además habrá que tener en cuenta los gastos destinados a la construcción y al mantenimiento.

¿Quién resuelve estos problemas? El ingeniero. Él lo calcula todo, con precisión absoluta, hasta en sus menores detalles. Comienza, ayudado por un geólogo, por estudiar el terreno, con sondeos y análisis de muestras, y marca los puntos aptos para soportar los cimientos. Dibuja después el proyecto exacto al milímetro, con todos los requisitos que el mismo debe reunir.

Utilizando todos sus conocimientos de la ciencia de la construcción, prevé la resistencia de las estructuras del puente, cuando sean sometidas a las distintas fuerzas (que en lenguaje técnico se llaman “esfuerzos”). El ingeniero sabe, por haberlo estudiado, que las viguerías, los pilones y las distintas partes del puente estarán sometidos a los famosos “esfuerzos” simples, que constituyen uno de los capítulos fundamentales de la ingeniería.

He aquí reunidos en una tabla:

SOLICITACIÓN Y DEFORMACIÓN QUE PROVOCA

La tracción genera alargamiento

La compresión genera aplastamiento

El corte genera deslizamiento interno del material

La flexión genera doblamiento

La torsión genera retorcimiento

Ejemplo Prácticos:

Ejemplo de corte entre ambos brazos

Ejemplo de flexión en la viga puente por el peso del tren

Ejemplo de compresión por el peso del tren sobre la columna de apoyo

Es lógico, por ejemplo, que, cuando sobre el puente pasen las mil toneladas de un tren, las vigas metálicas que deberán soportar el peso serán sometidas a una compresión, a un esfuerzo de flexión, etc. El ingeniero calcula exactamente estos esfuerzos y por ello puede establecer qué material se deberá emplear, las dimensiones de cada viga, la extensión de los arcos, el tipo de unión entre viga y viga, la profundidad de la base de los pilares, las dimensiones de los mismos pilares; en una palabra, todo.

Sólo cuando el ingeniero, concluidos sus cálculos, haya preparado el proyecto, se comenzará a construir el puente. Un puente sobre el que ya se sabe todo: cuánto pesará, cómo será su estructura, cuántos milímetros se doblará ante el empuje del viento o bajo el peso de un tren, cuánto costará su construcción, qué cantidad de pintura se necesitará para recubrirlo. Sobre los papeles llenos de cálculos hechos por el ingeniero, el puente ya ha nacido.

DEL DIQUE A LA HELADERA

Hemos descrito extensamente las distintas fases de la construcción de un puente para responder de forma clara a la pregunta: ¿para qué sirve la ingeniería?.

Respondamos con otra pregunta. Después de lo que hemos visto, ¿sería posible construir un puente si un ingeniero no lo proyectase y lo calculase? No, de ninguna manera. Bien, lo mismo ocurre para todas las construcciones civiles y mecánicas, que van desde el dique hasta la heladera.

El ingeniero proyecta una viga para suspender de ella el montacargas de una mina (tracción), un soporte para balcón (flexión), el árbol de transmisión de un automóvil (pieza mecánica sometida al esfuerzo llamado torsión).

El ingeniero civil calcula toda la tirantería que sostiene el techo de una fábrica; el ingeniero químico realiza experiencias e investigaciones sobre todo tipo de material por utilizarse, desde tejidos hasta metales; ingenieros mecánicos y electromecánicos hacen los cálculos para la construcción de cañones, cascos de navio, válvulas para televisores, estructuras para aparatos de aviación y motores eléctricos.

El trabajo del ingeniero es uno de los más necesarios para la vida del mundo moderno.

CÁLCULOS, MODELOS, EXPERIMENTOS

Llegados a este punto, uno puede preguntarse si todas las construcciones civiles y mecánicas “se calculan”, y si el cálculo da siempre soluciones y si de estas soluciones hay que fiarse siempre a ojos cerrados. A fin de cuentas, son datos… en el papel: ¿y si los materiales no fueran tan “obedientes” como se había calculado?.

La observación está bien hecha. Algunas estructuras, por ejemplo un dique con arcos y pilastras, una llanta curva con agujeros y remaches, pueden ser tan complicados que el cálculo se hace dificilísimo y a menudo poco seguro. Entonces se recurre a los modelos. O sea se reconstruye en dimensiones menores (en escala) la estructura, el objeto para estudiar o proyectar, y sobre él se realizan todos los experimentos y pruebas de resistencia y eficacia.

Un ejemplo clásico de modelo es el de Vicksburgo, en los Estados Unidos, construido para estudios de ingeniería hidráulica. En él se ha reproducido, en escala bastante grande, toda la cuenca del Misisipi, para estudiar la regulación y todas las correspondientes instalaciones hidráulicas (diques, barreras, dársenas, etc.).

Tiene una superficie de aproximadamente un kilómetro cuadrado y los principales ríos están reproducidos en el modelo con un largo total de unos doce kilómetros.

Otra útilísima instalación para estudios de ingeniería sobre modelos es empleada por los proyectistas navales. Es el “estanque para experiencias sobre cascos de buque”. Se trata de un estanque, de unos 300 m. de largo y unos 15 m. de ancho, en el que se hacen navegar, por medio de un aparato mecánico, modelos de cascos de buque. Ingenieros y diseñadores navales pueden así estudiar los efectos de la resistencia del agua sobre las quillas y diseñar, así, las quillas más aptas para las necesidades de la navegación.

En varias partes del mundo pueden verse extrañas construcciones, que desde el exterior se asemejan a gigantescos tubos de acero. Son los “túneles de viento”. En estas galerías se reproducen exactamente las condiciones en que se encuentra un avión que vuela a gran velocidad. En los monstruosos tubos se hace pasar una poderosísima corriente de aire que embiste a modelos pequeños de aviones o, en algunos casos, aviones auténticos.

En lugar de ser el avión el que se se mueve en el aire quieto, es el aire el que se mueve alrededor del avión quieto. Pero los resultados son los mismos y los ingenieros aeronáuticos pueden estudiar el comportamiento del aparato exactamente como si estuviera volando a distintas velocidades.

Túnel de viento para el estudio del comportamiento de un avión

La corriente de aire necesaria es originada por un compresor de notables proporciones y movido por motores eléctricos de una potencia total de 150.000 caballos. Las pruebas y las experiencias son a su vez prácticas reales, que los ingenieros realizan directamente sobre el objeto o la estructura que se desea examinar.

Así vemos ingenieros que calculan, con instrumentos muy sensibles, la flexión de un puente de cemento armado cuando pasa un tren; o ingenieros que miden la resistencia a la tracción de un cable destinado a un funicular. ¿De qué manera?. Tiran del cable con una máquina especial, hasta que… se rompe; y aparatos aplicados a la máquina indican hasta qué tracción puede resistir el cable.

Aparato para ensayar la compresión de un material, hasta su rotura.

Ensayo de Flexión de un Material Metálico

Ensayo de Corte de una Material, en este caso el corte entre dos tirantes de madera pegados

Cada día, en los laboratorios de todo el mundo, millones de experiencias son realizadas por ingenieros de todas las especialidades.

Existen asimismo institutos destinados a experimentos e investigaciones de todo tipo. Todos los países industriales asesoran a los empresarios con estos centros de estudio a los que acuden los ingenieros ¡para realizar investigaciones, experimentos y pruebas en todos los campos de la técnica vinculada a la producción industrial.

CÓMO SE LLEGA A INGENIERO

En casi todas las familias, si uno de los hijos demuestra cierta inclinación por las matemáticas o la mecánica, se dice enseguida: “¡De este muchacho haremos un ingeniero!” Esta expresión, ipor cierto, se toma casi siempre en broma, y naturalmente, a menudo con el correr de los años los cosas cambian. Pero en la frase del orgulloso papá hay más fundamento de lo que nos parece.

Para llegar a ingeniero, lo hemos visto, hace falta tener inclinación por las matemáticas: es un requisito absolutamente indispensable, porque el ingeniero, ante todo y cualquiera sea su especialidad, necesita aplicar los cálculos.

Se llega a ingeniero acudiendo a la Universidad; más exactamente a la Facultad de Ingeniería.

LOS ESTUDIOS DE INGENIERÍA

Hemos tenido ocasión, hasta este punto, de decir “ingenieros mecánicos, navales, civiles, electrotécnicos, etc.”. De ello es fácil deducir que las ramas de la ingeniería son varias, según las distintas partes de la técnica y de la ciencia en que habrán de desarrollar su actividad.

El ingeniero es un técnico especializad o en su ramo, exactamente como ocurre en las ciencias médicas. Los estudios de ingeniería, pues, siguen distintas direcciones. Los primeros años tienden a dar una preparación general, especialmente en lo que se refiere a las matemáticas, a la geometría, a la física y a la mecánica, que son las bases de la ingeniería. Posteriormente, cada estudiante elige una especialización.

La carrera de ingeniería, que por naturaleza se halla tan estrechamente vinculada con la creación técnica y científica, no ha podido menos de experimentar fundamentales evoluciones promovidas por la aparición de modernísimas ramas técnicas y de la producción.

En las últimas décadas, los institutos consagrados a la formación de ingenieros han debido implantar numerosas especializaciones para la carrera, acordes con la trascendencia adquirida por ciertos sectores recién aparecidos en el campo de la creación industrial. De esta manera, además de las antiguas especializaciones, tales como las de ingenieros industriales, de minas, mecánicos y electrotécnicos, han surgido otras, entre ellas las de electrónica y aeronáutica, dedicadas específicamente a estas actividades, con vistas a fomentar su desarrollo armónico mediante un asesoramiento constante, en que se concreta su más calificada colaboración profesional.

LAS INGENIERÍAS MAS COMUNES

-CIVIL EN CONSTRUCCIONES HIDRÁULICA

-CIVIL EN VIAS DE COMUNICACIÓN

-INDUSTRIAL

-MECÁNICA

-ELECTROMECÁNICA

-ELECTRÓNICA

-ELECTRICISTA

-NAVAL

-QUÍMICA

-AERONÁUTICA

-MILITAR

-METALÚRGICA

-MINAS

-GENÉTICA

-BIOINGENIERÍA

Propiedades Mecánicas de los Materiales