Origenes de la ingenieria moderna
- 1. Los orígenes de la ingeniería moderna El Hombre siempre ha dedicado mucho trabajo al desarrollo de dispositivos y estructuras que hagan más útiles los recursos naturales. Inventó el arado para que el suelo fuera mas productivo y pudiera rendir mas alimentos; la sierra, para transformar la madera del árbol en objetos útiles; el molino de viento, para convertir en trabajo las fuerzas del viento; la maquina de vapor, para transformar en trabajo mecánico la energía latente de los combustibles. Estos y miles de otros aparatos, maquinas y estructuras, son los resultados de una incesante búsqueda. En los primeros tiempos, a medida que las diversas ocupaciones iban desarrollándose, aparecieron, junto con los sacerdotes, médicos y maestros, los expertos dedicados a crear los dispositivos y obras mencionadas. A esos primitivos ingenieros se debe la creación de armas, fortificaciones, caminos, puentes, barcos y otras obras y artefactos. Su actividad puede rastrearse fácilmente hasta la época de los antiguos imperios, y las evidencias a de sus notables obras permanecen todavía, especialmente las calzadas, acueductos y otras obras construidas por estos imperios. Tales hombres fueron los predecesores de los ingenieros de la era moderna. La diferencia más significativa entre aquellos antiguos ingenieros y los de nuestros días, es el conocimiento en el que se basan sus obras. Los primitivos ingenieros diseñaban puentes, maquinas y otras obras de importancia sobre la base de un conocimiento practico y empírico, el sentido común, la experimentación y la inventiva personal. El “saber hacer” era una acumulación de experiencias adquiridas principalmente por medio del sistema de aprendizaje y a la cual contribuía cada individuo. En contraste con los ingenieros de nuestros días, los antiguos practicantes carecían casi por completo del conocimiento de la ciencia, lo cual es explicable: la ciencia prácticamente no existía. La ingeniería permaneció, esencialmente en ese estado durante muchos siglos. En le renacimiento el nivel de refinamiento aumentó, pero aun durante el periodo del desarrollo de la maquina de vapor, en el siglo XVIII, los creadores de las estructuras y las maquinas muy poco se apoyaban en la ciencia. La evolución de la maquina de vapor ilustra el estado de la ingeniería durante ese lapso (fig. 1). La maquina de vapor, patentada en 1769 por James Watt, fue una de la serie de maquinas cada vez mejores que se inicio. Watt hizo una importante mejora que incremento en gran medida la eficiencia (o rendimiento) de la maquina de vapor. La ingeniería actual. Los ingenieros de la antigüedad sufrieron impedimentos en su trabajo, puesto que tenían poco conocimiento de la ciencia, situación que existió hasta tiempos relativamente recientes.
- 2. Todo esto ha cambiado. En el siglo pasado y en lo que va del presente, el conocimiento científico ha florecido con una inmensa acumulación de información. El conocimiento humano de la estructura de la materia, los fenómenos electromagnéticos, los elementos químicos y sus relaciones, las leyes del movimiento, los procesos de transmisión de energía y muchos otros aspectos del mundo físico, ha aumentado enormemente. Mucho de lo que se enseña ahora en los cursos de física de secundaria y preparatoria, era desconocido cuando Watt desarrollo su maquina de vapor y, no obstante y no obstante, el contenido de esos cursos es solo una fracción de lo que se sabe en la actualidad. En el siglo XIX los ingenieros se dieron cuenta de la potencialidad que este cuerpo creciente de conocimientos científicos ofrecía para la resolución de los problemas prácticos de la humanidad y comenzaron a aprovecharlos. Con este cambio tan importante, como es el extenso empleo de los principios científicos para la resolución de problemas, la ingeniería antigua evoluciono hasta su forma moderna. Si se supone que la ingeniería contemporánea es simplemente una extensión de la ciencia, como consideran erróneamente algunos autores, no se percata uno de un punto muy importante y se tiene una falsa imagen de la profesión. Los ingenieros ya existían mucho antes de que hubiera un cuerpo significativo de conocimientos científicos, y fungían entonces, igual que en la actualidad, como los expertos de la sociedad para la creación de sus mas complejas obras: aparatos, maquinas, construcciones y procesos. Posteriormente, el mas amplio conocimiento humano del mundo físico produjo un significativo cambio a este campo. La ingeniería de nuestros días se enfrente esencialmente a los mismos tipos de problemas, pero la ciencia se utiliza ahora en forma amplia en la resolución de tales problemas. Obsérvese, sin embargo, que la capacidad inventiva, el criterio experimentado y los conocimientos empíricos ayudan mucho todavía a solucionar los problemas de ingeniería. Existe un cercano paralelismo entre la evolución de la ingeniería y la de la medicina. Los especialistas en la curación de las enfermedades ha evolucionado desde muy remotas épocas. Los predecesores de los médicos de hoy practicaron durante muchos siglos lo que era esencialmente un arte; no había ningún cuerpo de conocimientos científicos en que confiar. En tiempos relativamente recientes la bacteriología, la fisiología y otras ciencias biológicas comenzaron a aplicarlos en el tratamiento de los problemas de salud. Por consiguiente, los médicos y los ingenieros son especialistas en resolución de problemas; sus orígenes se encuentran en las profundidades de la historia, y son ellos quienes finalmente, y en forma lógica, han asumido la responsabilidad de aplicar un cierto conjunto de conocimientos científicos. Siempre han estado orientados a la resolución de problemas, y lo están aún. Su motivo primordial es resolver el problema que tengan a mano. Si por casualidad se enfrentan con un problema para el cual el conocimiento científico no da solución, de todos modos intentaran resolverlo.
- 3. (Un cirujano no se apartara de un paciente en la mesa de operaciones si encuentra una situación para la cual la ciencia no le dice que tiene que hacer!) El medico y el ingeniero tienen un trabajo que realizar, y llegaran a la solución de un problema mediante la experimentación, el sentido común, el ingenio, o quizás otros medios, si los conocimientos científicos de la época no cubren la situación presente. Así pues, un ingeniero no existe solamente para la aplicación de la ciencia, sino que existe para resolver problemas, y en tal acción utiliza los conocimientos científicos disponibles. Diferenciación entre la ciencia y la ingeniería. Es difícil lograr una plena apreciación del papel que desempeña la ingeniería si no se comprende la diferencia básica entre la ciencia y la ingeniería. Estas difieren en los procesos básicos característicos de cada una (investigación vs diseño), los objetivos de interés que tienen día a ida y el producto final primario (conocimiento versus obras y aparatos físicos). La ciencia es un cuerpo de conocimientos; es específicamente el conocimiento humano acumulado de la naturaleza. Los científicos encaminan sus trabajos primordialmente a mejorar y ampliar tal conocimiento. Buscan explicaciones útiles, clasificaciones y medios de predecir los fenómenos naturales. En la búsqueda de nuevos conocimientos, el hombre de ciencia se embarca en un proceso llamado investigación, y este empeño consagra mucho de su tiempo a las siguientes actividades: • Formulación de hipótesis para explicar los fenómenos naturales. • Obtención de datos con los cuales poner a prueba las teorías formuladas. • Concepción, planteamiento, preparación y ejecución de experimentos. • Análisis de observaciones y deducción de conclusiones. • Intentos de describir los fenómenos naturales en el lenguaje de las matemáticas. • Intento de generalizar lo que se ha aprendido. • Comunicación de sus descubrimientos por medio de artículos y publicaciones diversas. 10El objetivo primario del hombre de ciencia es el conocimiento como un fin en sí mismo. En contraste, el producto final de un ingeniero es usualmente un dispositivo físico, una estructura o un proceso. Sin ninguna duda, el giroscopo, el satélite meteorológico, el radiotelescopio, el electrocardiógrafo, la planta de energía nuclear, la computadora electrónica y el riñón artificial, son productos de la ingeniería. El ingeniero desarrolla estos artefactos mediante el proceso creativo llamado llamado diseño (en contraste con la actividad principal del científico: la investigación). Algunos de los intereses primarios del ingeniero, a medida que realiza ese proceso, son la factibilidad económica, la seguridad para la vida humana, la aceptación del publico y la fabricación de sus obras. Por el contrario, los interés primordiales de un hombre de ciencia,
- 4. cuando desempeña sus funciones, son la validez de sus teorías, la reproductibilidad de sus experimentos y lo adecuado de sus métodos para observar los fenómenos naturales. La formulación de los principios de la inducción electromagnética que llevo a cabo Faraday, fue una aportación a la ciencia. El empleo de ese conocimiento en el diseño de generadores eléctricos es ingeniería. Cuando el hombre descubrió y entendió la fisión nuclear en los años 30 de este siglo, se logró un importante descubrimiento científico. La aplicación de tal conocimiento en el diseño de reactores nucleares útiles es ingeniería. Lo anterior no quiere decir que personas que esencialmente son científicos nunca proyecten instrumentos o resuelvan problemas, o que personas que llamaríamos ingenieros no realicen ninguna investigación en la búsqueda de soluciones a sus problemas. La clave de la diferenciación es saber que es un objetivo primordial y qué es un medio para llegar a un fin. Los ingenieros que producen medios prácticos para convertir agua salada e impura en agua potable, emprenden una investigación destinada a obtener mas conocimiento sobre los procesos fundamentales que intervienen. Sin embargo, se ocupan de tal investigación con objeto de resolver un problema. La meta es el desarrollo de un proceso económico de transformación del agua. Cuando un vehículo espacial reingresa a la atmósfera terrestre a muy altas velocidades, se genera calor suficiente para fundir cualquier metal conocido. Por tanto, fue necesario que los ingenieros que diseñaban tales vehículos realizaran una investigación para encontrar un material capaz de resistir el intenso calor. El conocimiento resultante es un subproducto de sus trabajos para producir con éxito un vehículo de reingreso a la atmósfera. RESUMEN La ingeniería, como existe en la actualidad, es principalmente el resultado de dos desarrollos históricos que hasta mediados del siglo XIX estaban esencialmente relacionados. Uno de ellos fue la evolución, en el transcurso de las diversas épocas, de un especialista que desde entonces fungió como el experto de la sociedad para la creación de complicados dispositivos, estructuras, maquinas y otras obras. El otro desarrollo es mas reciente: el acelerado crecimiento de los conocimientos científicos. Aunque su conjunción es relativamente reciente, ya ha producido un importante cambio en la ingeniería. En contraste con la situación del pasado, la ingeniería moderna comprende mas ciencia y menos arte, aunque éste está presente todavía en la forma de creatividad y criterios personales.