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Z' (7 wmm INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA Y AL (IK l59&ft J DISEÑO EN LA INGENIERIA •i i -w rr i\ >s ( f r- _ ( >• Vi- . m (- M' r; ' . . L£fr-Mkÿ % . : f««ÿÿaufi £í/OJ colosales estructuras, llamadas plataformas DeLong, se han propuesto para colocar tubos portalrenes en el fondo del Canal de la Mancha. La primer plataforma draga el fondo formando una zanja en la que la segunda instala tubos de concreto u hormigón de 150 m y llena de nuevo la zanja. Estas plataformas pueden retraer mí patas; “caminan’’ haciendo flotar alternadamente hacia adelante sus cubiertas superior e inferior. Puede tenerse una idea del tamaño de las estructuras observando el tamaño relativo de los alojamientos de personal y de los edificios de oficinas situados en el frente de la cubierta superior. Trenes de alta velocidad con vagones especiales transportarían autos y camiones para reducir el tiempo de recorrido y aumentar la capacidad del túnel. (Véase una interesante descripción de los diversos tipos de sistemas de cruce propuestos para el Canal de la Mancha en el artículo “An English Channel Crossing” (Un cruce a través del Canal de la Mancha) de John O. Bickel, Civil Engineering, julio de 1964). Proyectos de esta magnitud son la tendencia en la ingeniería moderna. Requieren el trabajo de muchos ingenieros, cuesian millones o miles de millones de dólares y en ellos interviene una gran cantidad de personas. (Ilustración presentada por cortesía del Crupo de Estudios del Canal de la Mancha formado por las empresas Raymond International Inc., DeLong Corporation, Ellison Machine Corporation, Kaiser Engineers, Peter Kiewit Sons Co., Healy Tibbitts Construction Co. y Tavares Construction, Co., siendo consultores Parsons, Brinckerhoff, Quade y Douglas.) I.}lhm (i\mj! >« r\F. m E. V. K R IC K> K _ Lafayette College Easton, Pennsylvania, E. IJ. A. ' ( - ( * ‘‘-mi ?5fea? ; ;; ( Ift f1t : 1 (r-- -w. Í.1 ( v.y m ( ;r.-i rh &v #7$5 K? tv; t*; i i l t 28'22' i lI Jl i& J 1 ___ I ( c » • u LIMUSA' (NORIEGA EDITORES MEXICO •España •Venezuela •Colombia52' > (. \ <i 1 Krick, Edward Introducción a la ingeniería y al diseño en la ingeniería = An introduction to engineering & engineering design / Edward V. Krick. -México : Limusa, 2006. 240 p. : il., fot. ; 17 cm. ISBN-10: 968-18-0176-8 ISBN-13: 978-968-18-0176-2 Rústica. 1. Ingeniería - Diseño •I. Paniagua Bocanegra. Francisco, tr.'.ll. Rascón Chávez. Octavio, colab. C H?( ts KCT2- KA. 001*4- ( ( ( Dewey : 620. 0042 - dc21LC: IA147 r PrólogoC • VERSIóN AUTORIZADA EN ESPAñOL DE LA OBRA' PUBLICADA EN INGLÉS CON EL TÍTULO: . - AN INTRODUCTION TO ENGINEERING & ENGINEERING DESIGN © JOHN WILEY & SONS, INC. . }. ( C • COLABORADOR EN LA TRADUCCIóN:FRANCISCO PANIAGUA BOCANEGRA INGENIERO MECáNICO ELECTRICISTA POR LA FACULTAD DE INGE¬ NIERíA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTóNOMA DE MéXICO. INGENIERO CONSULTOR Y ASESOR EDITORIAL EN EDUCACIóN CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA. AL PROFESOR( Si está considerando este libro corno texto para un curso, insista en solicitar un ejemplar del manual para el profesor. El manual contiene descripciones, objetivos, problemas y otros medios auxiliares para una introducción a la ingeniería. Posee especial importancia si se tiene interés en problemas de diseño* o proyecto. Prefiero presentar un problema de manera que se aproxime a los de la vida real, en vez de decir simplemente a los alumnos “resuelvan el problema 2 del final del capítulo”. Por tanto, un cierto numero de problemas que aparentemente debieran estar en el libro se hallan en el manual, de modo que puedan darse a los alumnos en forma realista y motiva- dora. Estos son problemas de diseño a nivel de primer año de ingeniería, en forma de cartas, memorandos y medios se¬ mejantes, que puedan reproducirse y repartirse. En el capítulo 1 se han bosquejado los principales objetivos de este iibro. A continuación presentamos algunos comentarios sobre tales metas que pueden interesar al profesor. Un objetivo es presentar la ingeniería a un joven que piensa iniciarse en esta carrera o que ya lo ha hecho. Hay por lo menos cinco modos de hacerlo. Estoy seguro que uno o más de ellos serán muy significativos para el estudiante: REVISIóN: OCTAVIO A. RASCON CHAVEZ INGENIERO CIVIL, MAESTRO Y DOCTOR EN INGENIERíA. INVES¬ TIGADOR DE TIEMPO COMPLETO Y PROFESOR DE PROBABILIDAD Y ESTADÍSTICA DE LA DIVISIÓN DE ESTUDIOS SUPERIORES EN LA FACULTAD DE INGENIERíA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL AUTóNOMA OE MEXICO. ( ( ( LA PRESENTACIóN Y DISPOSICIóN EN CONJUNTO DE INTRODUCCIÓN A LA INGENIERÍA Y AL.DISEÑO EN LA INGENIERÍA( SON PROPIEDAD DEL EDITOR. NINGUNA PARTE DE ESTA OBRA PUEDE SER REPRODUCIDA O TRANSMITIDA, MEDIANTE NINGUN SISTEMA O METODO. ELECTRONICO O MECÁNICO (INCLUYENDO EL FOTOCO- PIADO, LA GRABACIÓN O CUALQUIER SISTEMA DE RECUPERACIÓN Y ALMACENAMIENTO DE INFORMACIÓN). SIN CONSENTIMIENTO POR ESCRITO DEL EDITOR. ( ( DERECHOS RESERVADOS: © 2006, EDITORIAL ÜMUSA, S.A. DE C.V. GRUPO NORIEGA EDITORES BALDERAS 95. MEXICO, D.F. C.P. 06040 W 5130 0700 5512 2903.... limusa@noriega.com.mx www.noriega.com.mx ( l CANIEM NUM. 121 * Aunque la acepción académica en español de la palabra diseño indica sólo que es la delincación o trazo de alguna cosa, su significado se ha extendido en la actualidad a designar la acción y efecto de idear y planear la ejecución de obra o la creación de un objeto determinado, que es el sentido que tiene en inglés la palabra “design”. Como en castellano la palabra que inás concuerda con tal significado es “proyecto” debiera preferirse ésta en vez de la primerÿ, pero, téc¬ nicamente, su uso se ha limitado al proceso de calcular, dibujar y describir deta¬ lladamente la construcción o fabricación de una cosa. Por lo anterior, creemos que es aceptable el empleo de la palabra diseño en el sentido de concepción mental o idea, y que conviene utilizar el término proyecto para designar la completa reali¬ zación “en el papel” del objeto ideado. Así, pues, el orden lógico y natural de las principales etapas de una obra de ingeniería serían las de diseño, proyecto y construcción. (N. del T.) HECHO EN MéXICO ISBN-10 968-18-0176-8 ISBN-13 978-968-18-0176-2 una 30.1 ( ( LA EDICIÓN, COMPOSICIÓN, DISEÑO E IMPRESIÓN DE ESTA OBRAFUERON REALIZADOS BAJO LA SUPERVISIóN DE GRUPO NORIEGA EDITORES. BALDERAS 95, COL. CENTRO. MEXICO. D.F. C.P. 06040 1243930000706508DP9209IE ( 5 <43 í ( > *( 6 / PRÓLOGO ( 1. Presentando estudios de casos de la ingeniería en acción. 2. Describiendo el origen y la naturaleza de la ingeniería contem¬ poránea. 3. Exponiendo los atributos más importantes de un ingeniero. 4. Describiendo el proceso de diseño. El autor entiende por “diseño’’ la serie de actividades que principia con !a consideración He un pro¬ blema y termina cuando se ha especificado o determinado com¬ pletamente una solución funcional, económica y satisfactoria en cualquier otro sentido. Comprende el enunciado o definición del problema, su análisis y síntesis, la invención de dispositivos, la predicción del funcionamiento, el tomar la decisión de su ejecu¬ ción, la optimización, las especificaciones, y, de hecho, la mayoría de las técnicas y habilidades que se consideran parte del méto¬ do de la ingeniería. Al describir el proceso de diseño se describirá la esencia de la ingeniería. 5. Haciendo intervenir al estudiante en el diseño. En el libro opté por los primeros cuatro; un curso com¬ plementario utilizaría el quinto método. Otra meta es iniciar el desarrollo de la destreza del estu- < 1 Contenido ( ( 1. Objetivos 2. Problemas de ingeniería 3. Los orígenes de la ingeniería moderna 4. Cualidades del ingeniero competente 5. Representación por modelos 6. Optimización 7. Computación 8. El proceso de diseño: Formulación del problema 9. El proceso de diseño: Análisis del problema 10. El proceso de diseño: La búsqueda de soluciones alternativas 11. El proceso de diseño: La fase de decisión 12. El proceso de diseño: Especificación de una solución; El ciclo de diseño 13. Optimización de los métodos de resolución de problemas 14. La ingeniería y la sociedad 15. Oportunidades y retos 9 1 11 diante en la representación por modelos, la aplicación de las computadoras, la optimización, el diseño y la selección del me¬ jor enfoque a cada problema que afronte. Se ha dado primor¬ dial atención a estos propósitos debido a que son básicos y, en mi opinión, no se describen satisfactoriamente a nivel intro¬ ductorio en los libros de ingeniería. Existen libros satisfactorios que tratan del manejo de la regla de cálculo, de la medición, programación para computadoras, experimentación, técnicas de expresión gráfica y otras habilidades de la ingeniería, pero no acerca de las que se presentan detalladamente en esta obra. El libro proporciona un fundamento sobre el cual pueden desarrollarse tales aptitudes. Otra meta a alcanzar es mejorar el conocimiento del estu¬ diante en relación con los fines de una educación en ingeniería. Tiene especial importancia para él, pero le resulta difícil apreciar los propósitos y la significación de los cursos que lleva en los dos primeros años. Muchos estudiantes no se percatan de lo importante que es la comunicación verbal y gráfica. Y así, se preguntan con frecuencia, “¿por qué debemos llevar tantos cúreos de materias no técnicas?” y también sus nociones de la forma en que los ingenieros emplean las matemáticas son vagas. Sus aspiraciones se ven frustradas cuando no ven la importancia de dichos cursos en la práctica de la ingeniería. En consecuencia, en este texto, se explican las forma? en que tales materias se relacionan con el trabajo de un ingeniero. Si existen razones satisfactorias para cada fase de la instrucción formal del estudiante de ingeniería, ¡entonces a toda costa se debe hacérselas saber! Este libro puede ayudar a guiar al estudiante a través de los dos primeros años de su carrera, que son esencialmente formativos y de prueba. 43 ( 51 63 (91 101 <121 131 141 161 ( 171 t 179 (185 195 Bibliografía 223 ( Principales ramas de la ingeniería Simulación digital con computadoras Un análisis más riguroso de un problema Apéndice A: Apéndice B: Apéndice C: 231 233 (237 (Indice 239 ( ( (E. V. KRICK 7 * ( ( c 1( CAPITULO ( X ( < Objetivos( C ¿ Qué es la ingeniería? ¿Cuál es el trabajo cotidiano de un ingeniero? ¿Qué aptitudes son importantes para tener éxito y satisfacción en este campo? ¿Cuáles son algunas de las áreas que proporcionarán excepcionales oportunidades y desafíos a la habilidad de los ingenieros? ¿Cuáles son algunos de los principales beneficios que pueden tenerse de una educación en ingeniería? Si el lector busca respuestas a estas preguntas, este libro está dirigido a él. ( X \ ( Si se es un aspirante a ingresar a una institución de estu¬ dios superiores, y se está en el proceso de investigar las carreras a escoger, entonces uno debe hacerse esas preguntas y obte¬ ner respuestas basadas en hechos reales. He dado mucha im¬ portancia a este tipo de respuestas, debido a los malentendidos o conceptos erróneos que prevalecen. Los medios de informa¬ ción y la mayor parte de la gente parecen no entender bien cuáles son' ( ( v los papeles comparativos de los científicos y los ingenieros. Asi mismo, muchos tienen todavía la imagen anti¬ cuada de los ingenieros con “botas de campo y teodolito” y “tablero de dibujo”. Por supuesto, son de esperarse las nocio¬ nes vagas y equivocadas, pues el público raramente ve a un ingeniero en su trabajo. Podemos observar a un maestro y a un médico en acción, pero no a un ( ( ( ingeniero. No hay que . asombrarse de que sean erróneas muchas de las creencias y generalizaciones populares acerca de la ingeniería. Sin em¬ bargo, es vital que se tenga información cierta y fidedigna; la elección imprudente de una carrera puede resultar costosa. Debe investigarse profunda y cabalmente, considerar las fuen¬ tes de información y estar bien enterado antes de elegir una carrera de las muchas que hay en alternativa. Si el lector se halla estudiando ingeniería, también podrá estar buscando contestaciones a las preguntas anteriores, en especial si está cursando uno de los dos primeros años de la /( ( ( c 9 ( ( ( ) 10 / objetivos c CAPITULO Z, -carrera. La mayoría de los cursos a este nivel tratan de las no¬ciones básicas de química, física, matemáticas y materias se¬ mejantes. Aunque son tan esenciales, son pobres indicadores. de lo que es la práctica de la ingeniería y, por consiguiente, no debe cometerse el error de basar la decisión de una carrera en los cursos de los primeros dos años. No obstante, especial¬ mente en este período se presentan cuestiones que preocupan al estudiante, como las de qué tan útiles son ciertas materias que se cursan, si se tiene realmente lo necesario para ser un buen ingeniero y qué especialidad se deberá seguir. v Por lo tanto, este libro fue escrito para... • dar al lector una imagen realista de la ingeniería: lo que es, lo que requiere y ofrece, y las actividades cotidianas que comprende; • ayudarle a que decida si ésta es su carrera; • iniciar su desarrollo en determinadas habilidades frecueh- temente empleadas por los ingenieros; con tanta frecuencia, por cierto, que una cierta familiaridad con ellas dirá al lector una gran cantidad de cosas acerca de la práctica de la ingeniería; • aclarar cuáles son los objetivos de una educación en inge¬ niería, inclusive los propósitos de diferentes tipos de cursos; • familiarizarlo con algunos términos ampliamente usados en la literatura y la conversación sobre la ingeniería; • despertar su interés en la resolución efectiva de algunos de los problemas urgentes que afronta la humanidad. ( Problemas de ingeniería ( ¿QUé es lo que constituye un problema? Este término se em¬ plea frecuentemente. ¿Qué significa? ¿Qué tienen en común todos los problemas? Es de sospecharse que las respuestas del lector a estas preguntas sean vagas. Sin embargo, una descrip¬ ción de la ingeniería es esencialmente una descripción de problemas y de su resolución. En consecuencia, es necesario establecer ahora definiciones exactas de tales términos. Así, pues, este libro comienza con una introducción a las caracte¬ rísticas generales de los problemas. Un problema provienedel deseo de lograr la transforma¬ ción de un estado de cosas en otro. Tales estados podrían ser dos lugares cuya distancia habría que recorrer. El problema puede ser el ir de una ribera de un río a la opuesta, de una dudadla gua, de un planeta a otro. Otros problemas com¬ prenden la transformación de una forma o condición en otra, por ejemplo, la de un pan común en tostado. En todo problema hay un estado inicial de cosas; llamémoslo "estado A«* Asimismo, hay otro estado que quien trata de resolver el problema busca cómo alcanzar; designémoslo “estado B”. Ob¬ sérvese que lo anterior ocurre en el caso de problemas perso¬ nales, de comunicación, de negocios y, de hecho, en todos los problemas (Fig. 1). Una solución es un medio de lograr la transformación deseada.,- Un problema para el que haya sólo una solución posible es ciertamente raro;«en la mayor parte de los proble¬ mas haj muchas soluciones posibles,| muchas más de las que haya tiempo dé Investigar. Piénsese en los numerosos modos de viajar y en todas las posibles rutas con las que pueden combinarse para obtener medios alternativos para ir de un punto a otro de la Tierra. Además, un problema involucra algo más que hallar una solución;.requiere encontrar una forma preferible de lograr la r í ( FIGURA 1. Estado BEstado A Espero que este libro logre tales metas. Por supuesto, el lector deberá hacer también su parte. PapelPulpa de madera Suma de los números Números por sumar ( CosechasSemillas Información en la mente del autor La misma información en la mente del lector ( Aspirante a un empleo Empleado ( Persona sana Persona enferma ( El lector como estudiante en la actualidad El lector con su título de ingeniero ( ( n ( c ingeniería en acción / 1312 / problemas (le ingeniería transformación'deseada; por ejemplo, el medio de transporte que sea el mejor con respecto al xosto, rapidez, seguridad, comodidad y confiabilidad. Una¡norma de preferencia para seleccionar de entre varias soluciones se llama criterio. Finalmente, es difícil imaginar un problema haya restricciones a las soluciones. Una restricción es algo que debe cumplir una solución. Ejemplos: un estudiante de secun¬ daria ha decidido que la universidad a la que asista debe ser coeducacional; ciertas características de las estructuras de edificios están especificadas por los reglamentos de construc¬ ción; luz, agua y nutrientes deben proporcionarse a una semi¬ lla para que se transforme en planta. _.Las rcstxicciones, Jos criterios, las alternativas y la carac¬ terística dominanteíde cualquier problema —una transforma- - ción— resaltarán en las siguientes descripciones de obras y disenos de ingeniería.] El autor confía en que el lector se dé cuenta de ellos, puesto que como ingeniero debe ser capaz de identificar las características básicas de los problemas que tenga que resolver. ( tiva de la inversion, el ingeniero terminará entonces su diseño todo detalle. Entre otras cosas, se le ha dicho que tal dispositivo tiene que producir en un minuto la información de diagnóstico deseada; que no debe ser difícil de manejar y que ha de fun¬ cionar con la corriente eléctrica común. La gerenciaJquiere qde ias especificaciones preliminares y las predicciones de costos se terminen en dos meses. Comentario. /El ingeniero considera que su problema con¬ siste en hallar ios medios más eficaces para transformar la información de un paciente¡ (estado A) en un conjunto de -probables enfermedades (estado B). El aparato que proyecte debe satisfacer las restricciones (es decir, tiene que producir los resultados en un minuto). Además,¡su solución debe ser la mejor con respecto al costo de fabricación (un criterio) y al atractivo para los compradores en potencia Jotro criterio) que puedan ocurrírscle en los dos meses asignados al proyecto. IJO anterior define su problema brevemente. Durante el diseño, [el ingenieroÿ en cuestión(utiliza nocimientos e inventiva para idear una variedad de posibles soluciones.;Una consiste en un cierto número de aparatos elec¬ trónicos del tamaño de máquinas de escribir situados en las oficinas de los usuarios (Fig. 3). Con tales aparatos, los médi¬ cos o sus enfermeras transmiten la información de los smtomas Unidades Iransmisoras-receptoras en las oficinas de diferentescon usuarios del sistema( ( :• ISpÜien que no (••« «ÿ/(• ( ( 1“ÿ( «••m19 •* “ c c VñW CP( sus co- A otras unidades transmisoras receptoras INGENIERIA F,N. ACCION Un sistema de procesamiento de información. La ge¬ rencia de la Computer Electronics Company cree que hay mercado prometedor para un dispositivo dé procesamiento de información inventado por uno de sus- ingenieros. Tab mᬠquina, que él llama' diagnosticadorj será de ayuda en el diag; nóstico de enfermedades humanas jen la forma siguiente: El médico examina a un paciente como lo ha hecho siempre y un a una unidad central de procesamiento de información que da servicio a varios usuarios, y reciben los resultados de ésta. Una alternativa a este plan seria que cada usuario tuviese una uni¬ dad procesadora independiente que efectuara todo el trabajo en su oficina. Algunas ventajas relativas de esas dos alternati¬ vas son obvias, pero no es tan evidente lo que significarían en dinero. c ( ©1© ( luego comunica sus resultados al diagnosticador. La máquina procesa esta información, entrega una lista tic padecimientos e indica para cada enfermedad las probabilidades de qué sea lo que aqueja al paciente (Fig. 2). Por ejemplo, en respuesta a un conjunto específico de síntomas y de cierta información del paciente en particular (como edad, peso y hábitos), el aparato dice que hay 63 posibilidades en 100 de que el paciente tenga la enfermedad A, 18 en 100 de que sea la B, y as! sucesivamente. Antes--que dicha compañía fabrique tal aparato,,la geren¬ cia debe estar convencida de que podrá obtenerse una ga¬ nancia conveniente con él. Por lo tanto, el ingeniero que originó la idea ha sido comisionado para que proporcione las especificaciones preliminares de ese dispositivo y un pronóstico de los costos correspondientes a la terminación de su diseño y su manufactura. Si después de esta “primera aproximación” pareciera que la máquina podría ser desarrollada y fabricada a un costo que finalmente produjera una recuperación atrac- Iníormación del paciente El ingeniero también investiga métodos alternativos para dar entrada a los datos y obtener los resultados en estas mᬠquinas, modos alternativos de procesar los datos de los enfer¬ mos con objeto de tener los resultados deseados y muchos tipos de componentes. Estas y otras posibilidades, en una variedad de combinaciones, darán un gran número de sistemas alternativos. todos los cuales serían factibles, pero no igualmente deseables. ¡Tiene que evaluar tales sistemas y seleccionar el más ade¬ cuado. Durante la realización del diseño, el ingeniero trabaja con un número de personas con gran variedad de especialidades. Entre ellas hay es|>ec¡alistas en mercadotecnia, por quienes conoce las preferencias de un usuario potencial típico relativas a diversas características del producto. También consulta a médicos diagnosticadores. Trabaja en estrecha colaboración con expertos en manufacturas para estimar cuál sería el costo ( _JoStsflWW lio ¡iül acerca 4 Procesadora central, ( que sirve a varias unidades 7 transmisoras-receptoras U ingenien hizo queun dibujante elaborara croquis oesquemas de las principales opciones que tenía a Jin de incluirlas la gerencia. Este es un esqu del sistema centralizado del FIGURA 3. El Enfermedades y probabilidades de en consideración, en su informe a curación diagnostiradoí.FIGURA 2. i c 14 / problemas de ingeniería ingeniería en acción / 15 de fabricación de un modelo dado de su aparato. Trabaja “ asimismo en forma directa con los ejecutivos de su firma, con el personal del servicio telefónico en lo que respecta al empleo de sus líneas para la transmisión de información, y con otra gran cantidad de personas. Desde hace tiemposabe que su trabajo comprende más comunicación con la gente de lo que él pensaba antes de realizar su primera tarea de ingeniería.. Ha llegado también a la conclusión de que, en genera!, los problemas del trato con la gente son más susceptibles de causar frustración o decepción que los problemas técnicos. La construcción de! aparato diagnosticador es una empresa desafiante, una de las razones de esto es que tal sistema no existe todavía en el mercado, de manera que el trabajo seria verdaderamente original o precursor. Además, el proyecto es creación exclusiva del ingeniero desde el principio; no tiene supervisión directa y lo que haga durante los dos meses es cuestión únicamente suya, pero se esperan los resultados. Esta es la clase de oportunidad que agradaría al lector, en especial cuando su creación, como la de que se trata, será de particular beneficio al público. Pero no espere tal libertad y responsabi¬ lidad hasta que tenga experiencia; el ingeniero de este pro¬ yecto tenía ya nueve años de ella. El estudiante iniciará su carrera trabajando en partes de proyectos relativamente pe¬ queñas, bajo estrecha supervisión. La libertad de acción y la responsabilidad vendrán con la experiencia. Esto es una suerte, puesto que si se le encargara un proyecto como el anterior en los primeros años de su carrera, tropezaría con muchas dificultades. Al concluir la investigación, el ingeniero presentará sus recomendaciones por medio de un extenso informe escrito y un resumen verbal a los funcionarios superiores de su compa¬ ñía. Incluirá predicciones de los costos relacionados con la fabricación de su diseño. La importancia de esta información para el futuro del proyecto es obvia. En el curso de sus investigaciones, el ingeniero desarrolló y evaluó muchas posibilidades, seleccionando finalmente un tipo de interruptor bastante ingenioso, mostrado en la figu¬ ra 4, como la solución más prometedora. Consiste en dos. elementos metálicos planos llamados tiras o lengüetas, ence¬ rrados en un tubo de vidrio lleno de gas y cerrado hermé¬ ticamente. En la figura se muestran las dos tiras idénticas, el tub" de vidrio en que se introducen, las mismas tiras colocadas en su envoltura de vidrio liena de gas y sellada, y una vista amplificada del punto de contacto. Para funcionar, el inte¬ rruptor se monta en una pequeña bobina electromagnética, que al ser energizada hace que las lengüetas entren en con¬ tacto y cierren un circuito eléctrico. Este dispositivo es nota¬ blemente rápido, muy confiable, no requiere mantenimiento y, en muchos aspectos, es superior a cualquier otro interruptor que se haya ideado hasta ahora. Sin embargo, una pregunta muy importante que determinará si este nuevo interruptor puede llegar a ser de utilidad a la compañía y a sus clientes, queda por ser contestada. ¿Podrá fabricarse económicamente por millones? Para responder a esta pregunta se asignó a un equipo de ingenieros la tarea de desarrollar, si fuera posible, un método económico para fabricar tales interruptores. La solución fue la notable máquina mostrada en la figura 5. Comentario. El problema de ese equipo de ingenieros era hallar el medio más económico de transformar los tubos de vidrio, las tiras metálicas y el gas, en los interruptores espe¬ cificados, produciendo millones de ellos. Era un gran desafio tecnológico el desarrollar una máquina que colocara las tiras en el tubo de vidrio y las alineara con las estrechas tolerancias requeridas. No obstante, si estos millones de interruptores tu¬ vieran que ser hechos a mano, se necesitaría un pequeño ejér¬ cito de trabajadores con un costo prohibitivo. De ahi que la utilidad del interruptor dependiera de la capacidad del grupo o equipo de ingenieros para desarrollar una máquina econó¬ mica. FIGURA 4. ( Tiras metálicas + f ( + CZ3 Tubo de vidrio + Máquina de producción automática. En la empresa:Bell Telephone System¡hay millones de interruptores en operación; Un largo y persistente trabajo de ingeniería ha hecho posible su funcionamiento durante años, efectuando billones de co¬ nexiones sin que sufran averías. No obstante, aún es posible su falla a causa de la humedad y las materias extrañas. El costo de aislar y remediar tales fallas, sumado al de tratar de prevenir las averías mediante complicadas medidas de mante¬ nimiento y limpieza, ha sido por años un problema importante de la compañía.'A uno de sus ingenieros se le pidió recomen¬ dar un medio para reducir dichos costos y mejorar la con¬ fiabilidad del sistemaÿ El tamaño de la oración eamien las tiras son críticos (y el to de sep alin Como en todo trabajo de ingeniería, durante este proyecto leí aspecto económico estuvo bajo constante vigilanciaÿ Perió¬ dicamente el grupo se detenía a revaluar las probabilidades de poder producir una máquina económica. Si al principio o en cualquier momento del proyecto, hubiera parecido que un método de fabricación que pudiera desarrollarse resultaría prohibitivamente costoso, el inventor del dispositivo hubiese tenido que volver a buscar otra solución al problema —una con menor costo de manufactura. El ingeniero que proyectó el interruptor está especializado en el desarrollo de aparatos empleados en sistemas telefónicos. !a \ / IJ. f i( ( ( 16 / problemas de ingeniería ?fe 2 6.**¿i.!S¡ IS&íí a.1\¡ u j m¡ * •'-d. . i?IDEAS. IDEAS. IDEAS ti3, 3R* -• ¿ * •* ¿7ÿ5 __ • y % '7Ót J u<bi 05o5.007 <D * fil| ISE **&$i Q si ? ; ít'5« f° ///ÿ V puict J>\ ve-z-0Torregiratoria \I MI AYUDANTE LA COMPUTADORA,m i R C.D.I I7J l I I lf*|. hi ,iEquipo de pruebas Sywm LOIÿV $85»***¡I !. mh iFIGURA 5. Máquina automática parahacer interruptores de tiras o lengüetas, a razón de más de un millón por año. Funciona según el principio de un carrusel. I.a torrecilla rotatoria, que contiene 18 idénticos cabezales de montaje, gira, y a medida que lo hace, el interruptor va tomando forma gradualmente. En estaciones sucesivas alrededor de la periferia de la tórrela se van colocando los tubos de vidrio, se introducen las lengüetas metálicas de contado, se alinean y se fija su separación, se inyecta el gas. se cierran herméticamente los tubos y luego sale el interruptor terminado. IA>S interruptores pasan después a la sección de pruebas de la máquina donde se miden sus características físicas y eléctricas. Los que no resulten satisfactorios son desechados. Además, sobre la base de esas mediciones, la máquina se autoajusta para corregir la causa que ocasiona intenuptores defectuosos. For ejemplo, si la máquina empieza a producir interruptores con separación excesiva de sus contactos, entonces la máquina lo detecta y ajusta el mecanismo fijador de la separación para corregir el defecto y volver a producir interruptores correctos. Tales procesos de detección y corrección de las causas de defectos en los interruptores realizadas por la máquina misma, sin ayuda de un operario humano, es un ejemplo de automatización. (Cortesía de Western Electric Company.) Los ingenieros que posteriormente se asignaron al proyecto desarrollaron los medios de fabricar los intenuptores. A ellos suele llamárseles ingenieros de proceso o de fabricación. Miem¬ bros de equipos o grupos de diseño como éste, generalmente, son expertos en ramas auxiliares. En este caso particular, uno está especializado en el comportamiento y conformación del vidrio, otro en el comportamiento de elementos de máquinas y mecanismos, otro en los fenómenos eléctricos y magnéticos, y así sucesivamente. Es vital una estrecha colaboración entre los miembros de un equipo de ingeniería; debe haber un alto grado de interacción entre los conocimientos, ideas y decisiones de los. diversos especialistas que se concentran en diferentes aspectos de un problema. Un miembro de tal grupo, general¬ mente llamado ingeniero jefe del proyecto (o ingeniero de sistemas), desempeña de manera primordial las funciones de coordinador de las actividades de los otros, con objeto de asegurar que todas las partes del sistema final estén apropia¬ damente relacionadasentre sí. Cuando el grupo creyó que había desarrollado la máquina más económica, su propuesta tuvo que especificarse en com¬ pleto detalle para que los técnicos y obreros pudieran construir un prototipo de la máquina. Los ingenieros tenían la respon¬ sabilidad de supervisar la construcción de dicho protipo. Ha- Sr ( ¿30 cchf**7 A fea 5 J; otO*0ÿA\ ¿H - / X V PRUEBA5 DE MAQUINA PROTOTIPO N—* DETALLANDOLAíAAQUIKJA PROTOTIPO liaron, durante el período de construcción, que era necesario hacer algunas modificaciones a su diseño original. Cuando el modelo estuvo terminado, supervisaron las pruebas de la mᬠquina y se establecieron modificaciones adicionales del diseño como resultado de tales pruebas de producción. Finalmente, después de un largo período de pruebas y perfeccionamientos, se consideró lista la máquina propuesta. Las especificaciones ( FIGURA 6. Página de les apuntes de uno de los ingenieros del equipo de diseño, que muestra mediante las figuras trazadas las diversas alternativas, comienzos en fabo, reuniones, detalles, pasos del procedimiento y las comunicaciones que intervienen en el desarrollo de la máquina mostrada en la FIGURA 5. (Cortesía de Western Electric Company.) ( c ( ingeniería en acción / 1918 / problemas de ingeniería Uno de los proyectos consiste en desarrollar un convertidor que pueda utilizarse en casa. El ingeniero encargado de tal proyecto evalúa actualmente un prototipo (Fig. 7). Su diseño tiene una gran ventaja: además de desalar el agua, la puri¬ fica. Lo que entra al sistema es' agua salada o con impurezas .dé otra clase; la que sale es agua desmineralizada y pasteuri- zada. Por. lo tanto. Ital convertidor será útil en las casas, en pequeños establecimientos comerciales, en pequeñas unidades militares en campaña, y a bordo de embarcaciones. ¡Es eíi y sencillo,ÿrequiere muy poco mantenimiento o atención y no necesita agua hirviente o un tanque o recipiente a presión. Comentario.. |E1 hallar un método para convertir el agua de mar o salada en agua dulce no es el problema! la destila¬ ción. se conoce desde hace siglos. |;El problema es encontrar un medio para transformar grandes cantidadeside dicha agua salada en agua útil a un costo aceptable para un número im¬ portante de compradores en potencia. El desarrollo de ese convertidor estuvo basado parcialmen¬ te en los conocimientos técnicos y científicos del ingeniero (es decir, aplicó lo que había aprendido en sus cursos de física y química), y parte en su capacidad inventiva. No pudo haber desarrollado tal máquina sin entender los fenómenos de evaporación y condensación, el comportamiento de delgadas capas o películas de líquido, los procesos térmicos, y otros hechos científicos. Sin embargo, estos conocimientos por sí so¬ los no hubieran bastado para producir el aparato creado. I.a idea de los discos rotatorios intercalados entre placas conden¬ sadoras estacionarias, la configuración particular de ésta y otras características únicas del mecanismo, son productos del proceso llamado invención. Tales cosas no se hallarán en manuales o i textos, sino que son fruto de los poderes creativos de la mente. Cierta cantidad de trabajo y talento de ingeniería se aplicó a esta máquina. Se evaluaron muchos sistemas diferentes de conversión; se emplearon horas y horas en pruebas, y fue necesaria una investigación considerable. El resultado de este extenso proceso de desarrollo fue un dispositivo muy bien realizado técnicamente, que tendrá éxito financiero y será va¬ lioso como medio de servicio público. ¿Por qué fue necesario este intenso trabajo de ingeniería? El dispositivo parece muy sencillo. Y en realidad lo es, pero tal sencillez es engañosa. Induce a subestimar el esfuerzo, el ingenio, el trabajo analítico y la investigación que se aplica¬ ron a su creación. Si todo esto no hubiese sido puesto en él, el resultado probablemente sería más complicado y, en conse¬ cuencia, más impresionante a la vista de los profanos, pero no más eficaz. De hecho, la versión más complicada sería más completas del modelo prototipo, en su versión final, fueron elaboradas por los dibujantes, de manera que pudieran cons¬ truirse otras máquinas iguales. Como resultado, el interruptor más efectivo quedó disponible para uso general a razón de muchos millones de piezas por año (Fig. 6). No obstante, ¡a tarea no había terminado aún. Los inge¬ nieros siguieron trabajando sobre su creación, observando su funcionamiento, recomendando los cambios de oiseño apropia- • dos y evaluando el producto de su ingenio, de modo que otros proyectos pudieran beneficiarse con su experiencia máquina. Desalador doméstico dé agua. Como resultado de la dis¬ minución del caudal disponible de agua dulce y del rápido crecimiento efe la demanda He ésta,(el problema de suministrar .cantidades suficientes de agua potable ha llegado a ser impe¬ rioso., El desarrollo de fuentes económicas de agua potable es un problema de ingeniería cuya importancia es de gran alcance. Fuentes prometedoras de agua dulce son el mar y los man¬ tos subterráneos de agua salobre situados en muchas regiones del mundo. Anticipándose en esa actividad a las oportunidades tanto comerciales como humanas o de servicio a la población, la (General Electric Company está desarrollando un para convertir dicha agua salada en agua dulce.|Lo tiene gran importancia para los consumidores de agua dulce municipales, industriales, militares y domésticos del mundo. ( c ( ia/. ( en esa A FIGURA 7. Apáralo doméstico para desalar mar. El croa mecanismo real de conversión del agua en potable. A medida que gira el eje de la máqui a salobre o der Bmuestra el ( ubren condiscos fijados a él se c una delgada capa fondo del tanque. evapora ál FIGURA 8. ( Dicha capa se r por el aire nsa sobre las condensación enfriadas por refrigerante. El condensado ya es agua dulce, sobre las canaletas (Cortesía de General Electric Company.) V,acas el [equipo anterior, que t gotasescurre en colectoras. ( ( Placas condensadoras estacionarías ( Circulación del refrigerante ( tcm r T~:ii8» (£ \ . Disco rotatorio¡4 ( i,Xl ( Canaleta colectora m¡¡I ( Agua dulce > ( Agua salada ( ( 20 / problemas de ingeniería ingeniería en acción / 21 # susceptible de fallas, de mayor costo de fabricación y, quizá, de precio demasiado alto para su venta. Puente-túnel de la Bahía de Chesapeake. |Una notable obra de ingeniería es la estructura de 29 kilómetros que se extiende a través de la Bahía de Chesapeake (Figs. 8 y 9). Es el paso fijo de cruce de mar navegable de mayor longitud construido porJel hombre. Esta estructura, (cuyo costo fue de 140 millones de dólares] es una combinación de caballetes o armaduras transversales, puentes y túneles que soportan un gran tránsito de vehículos y resisten el embate de las olas y las mareas. Comentario. Como sucede con frecuencia, esa obra fue diseñada por’una firma de ingenieros consultores cuyo negocio consiste en proyectar este tipo de estructuras. Dicha firma fue encargada de seleccionar el sitio de la obra, diseñar la estruc¬ tura y supervisar su construcción. Se impuso una restricción no usual a la naturaleza de la obra mencionada, a saber, no debería pasar sobre los principales canales de navegación, por¬ que un puente u obra semejante podría ser bombardeado y de'jar atrapados en la bahía a los barcos de la Armada de los Estados Unidos. Por consiguiente, era necesario construir pasos por debajo de los canales, empleando túneles subma¬ rinos de tres kilómetros de longitud, en sitios en donde en circunstancias ordinarias se hubieran construido puentes. Un punto que vale la pena destacar es la cuidadosa aten¬ ción que los ingenieros deben dar a los medios para construir sus obras. De hecho, especialmente en casos como éste, los procedimientos de construcción son una parte de tanta impor¬ tancia en el problema como lo es el diseño de la estructura misma. Después de examinar las figuras 10 a 14, en sucesión, se verá claramente lo que eso significa. Los pilotesde apoyo de los caballetes, las piezas transver¬ sales, las losas de la calzada o carretera, las secciones de tú¬ neles y otros componentes se prefabricaron por métodos de producción en masa en tierra firme, donde la construcción puede efectuarse ron menos dificultad y a menor costo. El empleo de componentes prefabricados es un método de cons¬ trucción que obviamente afecta las características de la propia estructura. Aquí, como en la mayor parte de los problemas de ingeniería, existe una fuerte interdependencia entre las carac¬ terísticas físicas de una estructura y los medios para construir¬ la; cada elemento afecta significativamente al otro. Además, el diseño de equipo especial de construcción, tal como el “mons¬ truo de dos cabezas”, fue parte muy importante del problema. En este proyecto, el costo del equipo y la mano de obra re¬ queridos para preparar, transportar y colocar en su sitio la 9-1 : r i F /ÿ* im '!> # /#y/; l>V //J mÉ ii '4 \ ,v!/. i rí •\ *(i ' in L5í ,Ufi r mgk I fi K' m iMs( m'i#.!v \ vt it I |É A k: i m p \ i < i y i fe•ih( < i ingeniería en acción / 2322 / problemas de ingeniería m-\\ :5s s ».ÿ §Jt lÉt |,|§:y mkw < ¿fr-V É;;;? 7 H nmmm ( ilpi .v!% i# ' - 1 \\ ÍKf SPí. ü SI’Ú-‘ O T ' *• ,1 ’Iv? ÍV. (V __ i V * flk í ¡¡Hlp! l!í%SÍ« 1SSjf 'H * ÜÿÉ&:.3-fPy,Jyi f n.v1 (lis tis fe * =fas ir =>? I o> ' -Í!:4MV '«* lililí IStSiüli¡lí liíiiiSSI W:yM §§11 iL*i§É| W í*> >• mi 1«i ( 1 "%3* ,ÿ ¿mB1leiát&SSBtÉíÿ { 24 / problemas de ingeniería ingeniería en acción / 25 * ;Kn ummf i), II M: rrr,ÿ4 V E!?- lí? ?¡ ‘ ; !'.* : ( líÉl 7 «fi %,<*;•¥ .1 __ ( //i ___ ::í[l !* te *mmmm H: ,'r|VX‘!l«Wj rí •I, lie y c U \• iI tí i i¡VI f: liiifjí ÜSiÜi iiiiia i£Z 3 ti:-.mmi ÍíV Mmij SpiWf , 4 B i te í te 6 ; *; te* í * i:‘ i Él ¡,41# ¡«32 ¡miiiHiühl 3 ,ri ( ID ij ' *v m¡i p:, Pt .‘i I"J .i 7- -'ll/ *í i. •í hi • I V. 26 / problemas de ingeniería ingeniería en acción / 27 ( m vi¡ w:wm i/3i •PJ§rr ü m m I mM íi!u* ai IiJkí a."rA i; ,:l; f® a !: {m iíí«r f talÉ í|¿«|f!Ü\ NHíi i 4 fs V (i,N\V M•l ( lí I);:!1',¡¿1m j * íV1í; :I c!L’ ‘ i1i tari íüIáJ r * mm iviiIi5 L {I á r - ( i 1 .i* i! I CtSiiüfi. HS ü!Sííÿ«5 “UHifiíliií l-iiil-ilsl ¿lltijítllülí ¿IflltlIJ S i; ( /i' ! /; ( m* H$I ! c ingeniería en acción / 2928 / problemas de ingeniería :'iTi, « m #« L*í!, i ; mPii i ,i l1'!í# yn ’MV i¡ -ÿ ; : T ififI il•• 'üJ.. ’ 5 il • I i I ,y W; TiA F ! Ai!:it I-' ' • •\f4: n i* ? Mi,í! <il h # rí I- íV. ifIPfllit' i Sifililí i pít iiiüiK [ -ííj-i ilpiílp immm, - .i,iKff ( 'II m I f I1?.-ÿ X( ”4... |/i *Í~J ’ Wm < BU &•• : í'¡ ii( ¡M V . vv ISMMP r if;( l‘f*A : -ÿ$ ymmc (¿í ( ( « «•, ( 30 / problemas de ingeniería ingeniería en acción / 31 : . . D(A i HJl /' 115& .... Wmá Pf iisF 0 > s‘¿Tí f- £Tj r-V-r i XII? ík DiW h .r» V .’ ÉÍÍiÍ&/Vi '5 =:y 3MI ;•I sí 8•:9 (O : 3 % | l¡ 1 '.v A'. ( S í i r I 0'M (a i si *5I' L ( * t"-mMi ' : SÍ I 1ÿ Si *3$ 4sl!*Uii> sl5 í::°í-Eh5 4 Si IIilllilá \ , \ 5a? -SSíflI 5 “lliyiJiÜ-i asi 1115154*5311si «sfllü! ifliMw •U-sSlÜ*4 1h m ni? «il 1!« l|5- !S! S* a 13 4ÜJJ i rrH r‘ v- - 11;' 'i"’"'> *SI-31 ptli S-s-s-Sá JW i¡S o ñ S 1s -s ( i ( 32 / problemas de ingeniería ingeniería en acción / 33 piedra, el concreto u hormigón, la arena y el acero alcanzó un valor de muchos millones de dólares. (La inversión en el equipo de construcción empleado en esta obra, fue aproxima¬ damente de 15 millones de dólares.) Por tanto, la factibilidad económica de una empresa como ésta depende en gran parte k de la capacidad y habilidad de los ingenieros para diseñar una estructura que reduzca al mínimo el rosto He su cons- trucrión y que satisfaga, a la vez, todos los requisitos funcio¬ nales, y para idear métodos económicos para lograr su rca- ÜHH lización. ft »:M3,í ''S' .' &.1 - .9* / v / 4 •J * . v 'i. ' \ f . r.Desarrollo de un aeroplano. Durante los últimos cuatro años un grupo de¡siete ingenieros de diseño ha estado des¬ arrollando un nuevo tipo de aeroplano llamado VTOLj (del inglés Vertical Take-Off and Landing, es decir, un aeroplano de despegue y aterrizaje verticales). Los resultados de sus tra¬ bajos se muestran en las Figs. 15 a 20. Comentario. Ese grupo de diseño ftenia que desarrollar un aeroplano que tuviese suficiente empuje (o fuerza propulsiva) para ascender verticalmcnte y después desplazarse horizontal¬ mente a velocidades competitivas, sin llegar al caso de tener un avión que prácticamente fuera puro motor. Otro desafio a su ingenio provenia del hecho de que en la posición estacio¬ naria de vuelo el aparato tiende a inclinarse y los vientos - ' §. Á•0 te i í.$ io :v l ‘i-FIGURA 15. - O uIfcfc( ív, \ t¡J i tí ( FIGURA 16. Avión VTOL volando en posición estacionaria. Este aparato puede moverse verticalmente hacia arriba o hacia abajo, o bien desplazarse como un helicóptero utilizando las tres hélices de levantamiento, una en cada ala y la tercera en la proa. Una vez en el aire se cambia la inclinación de las aulas tipo persiana situadas bajo los ventiladores de ala, de manera que Se desvíe hacia atrás ¡a corriente de aire de las hélices, produciendo así una aceleración horizontal. Cuando la velocidad de la aeronave es suficiente para el vuelo aerodinámico normal con sustentación por las alas, se cierran las guías de persiana y la nave vuela como un aeroplano de reacción ordinario, de alta velocidad, a unos 800 kilómetros (500 millas) por hora como velocidad de travesía. Las hélices son impulsadas por los mismos dos motores de reacción que propulsan al aeroplano en su vuelo horizontal. (Fotos de! avión VTOL por cortesía de Ryan Aeronautical Company) hfc 1 j - rfa i( tí: l| i \ i-V ítál alfil Ihl* 3 m T ’4 -'iO 1 s.1 i•V: : t S p É iÜ l w w » “a 2 £ r» , S r * - . ÿ : <S ?F S \ • \ §• F IG U R A 1 8 . M o d e lo a e sc a la de 1 /0 d e l a v ió n V T O L p re p a ra d o p a ra la s p ru e b a s e n e l tú n e l d e v ie n to . I. o s c o p e te s d e la n a fi ja d o s a l fu s e la je in d ic a rá n e l fl u jo o c o rr ie n te d e l a ir e . L o s ca b le s q u e se v e n e n la p a rt e p o s te ri o r d e l m o d e lo lle v a n e n e rg ía a lo s in s tr u m e n to s m e d id o re s y c o n d u c e n h a c ia a fu e ra la in fo rm a ci ó n p ro p o rc io n a d a p o r e llo s . íj H l S ffl » Y ‘r 1 L f ¿ i i' ''S í m L a. - 5. a w m m ¡t ílí S ' - I \í W R . : • . % -- it’ v i# a n ! I • I (- V m F IO U R A 1 9 . M o d e lo e x p e ri m e n ta l d e l ti p o u sa d o e n p ru e b a s d e c a m p o d e lo s d is e ñ o s p re li m in a re s d e l a v ió n V T O L . E n e s te c a s o , lo s p ro y e c ti s ta s e v a lú a n la s c a p a c id a d e s d e v u e lo lib re y d e c o n tr o l d e l a e ro p la n o m e d ia n te tr e s p e q u e ñ o s m o to re s d e c h o rr o m o n ta d o s e n e l e x tr e m o d e ca d a a la . F in a lm e n te q u it a ro n lo s ca b le s d e s u je c ió n y p e rm it ie ro n q u e e l a p a ra to a s c e n d ie ra va ri o s ci e n to s d e p ie s . A p e sa r d e la a p a re n te to s q u e d a d d e e s ta e s tr u c tu ra v o la n te , s ir v ió p a ra q u e lo s in g e n ie ro s s u p ie ra n lo q u e n e c e s it a b a n c o n o c e r, s in te n e r q u e im a g in in n e c e s a ri a s ip o y •d -C a ra w a im w '' T I > m rm i i 4 - J: .. . I A '4 ; I y | : i ' lÿ m ss is S S ÿá .. Y a r co sa s s in g a s to s in ú ti le s ñ e r o . (C o rt e s ía d e li f o n ii a C o m p a n y .) d e ti e n ¡ L .o i: k h c — et m m n i *' * .... .. .» t-r< -r , - M I I B II * 9 ) © 6 6 a s i * ' W l *\ u ¿ , * & w F IG U R A 2 0 . E lo b je ti v o só lo o b te n e r lo s c o n tr a to s m ili ta re s : n a tu ra lm e n te , la c o m p a ñ ía e sp e ra a ! m e rc a d o co m e rc ia l e l es v ;. p ' in tr o d u c ir a v ió n V T O L . F o r c o n s ig u ie n te , e l e q u ip o d e in g e n ie ro s d e l h a e st a d o co n si d e ra n d o Y . / r t- * p ro y e c to a vi o n e s e l q u e se il u s tr a , ba sa do s e n lo s co n o ci m ie n to s q u e h a n d e sa rr o lla d o p a ra la ve rs ió n m il it a r m o st ra d a e n la s F IG U R A S 15 a 1 8 . <m a5 ái V a ’ \' T O L d e tr a n s p o rt e c o m o M <* 5 O " EL „ Ir % T V ¬ S ' i % -N . i íb y ji * | : : • •; 3 5 a 2 . O » a &: y i r~ ( c 36 / problemas de ingeniería algunas generalizaciones / 37 ( transversales tienden a desplazarlo de su posición horizontal. Por lo tanto, se necesitaba un sistema complicado para man¬ tener la estabilidad del avión. En el diseño del aeroplano VTOL los problemas de estabilidad son de los más arduos, pues requieren mucha destreza matemática y el frecuente empleo de computadoras. El equipo de ingenieros debía experimentar con modelos de diversas clases (Figs. 18 y 19). Por consiguiente, entre otras cosas, lo anterior significa que tenían que ser expertos en ins¬ trumentación, experimentación e interpretación de datos. Por curioso que parezca, aun cuando este proyecto se ha realizado hasta el punto en que los modelos de trabajo se han probado en vuelo durante muchas horas, la compañía fabri- cánte no tiene todavía un comprador definido par nave. El Ejército de los Estados Unidos ha financiado el proyecto, pero la compañía no tiene ninguna garantía de que venderá algún día un aparato VTOL. Lo que tal empresa recibirá en el futuro por sus esfuerzos depende de lo bien que realicen su trabajo los siete ingenieros, y de los diseños que obtengan las compañías competidoras. Empresas arriesgadas como ésta son cada vez más frecuen¬ tes. Una compañía vislumbra una oportunidad distante en al¬ gún tipo de creación o producto de la ingeniería, que en el presente esté considerablemente más allá de las posibilidades técnicas. Comienza luego a desarrollar su competencia técni- el área asignando un equipo de ingenieros al diseño de uno o más modelos experimentales, como fue el caso del VTOL. Los trabajos de desarrollo son financiados a veces por organismos militares o de otra clase; en ocasiones la propia compañía costea tales trabajos con la esperanza de que la inversión efectuada lleve algún día a la obtención de contra¬ tos provechosos. A menudo, una empresa lleva a cabo tales proyectos paralelamente con compañías competidoras, origi¬ nando así las cada vez más frecuentes “grandes competencias de ingeniería” que se ven en los últimos años. Ejemplos: el avión supersónico de transporte, el avión a reacción “Jumbo”, el satélite de telecomunicaciones y el sistema de control de tránsito por computadora para grandes ciudades. En cada ejemplo varias empresas están en competencia técnica, que esperan que finalmente les reditúe beneficios. Esto añade un elemento que incita y causa incertidumbre en el proyecto a los ingenieros participantes. o carencia que indudablemente puede satisfacerse mediante un dispositivo físico, una estructura o un proceso. En esta etapa es probable que las cosas sean vagas o confusas. Por ejemplo, la gerencia de una compañía fabricante de automó¬ viles ha decidido que debe prepararse para ofrecer en el mercado un automóvil eléctrico, a fin de no quedar a la zaga de sus competidores. Su cuerpo de ingenieros tiene ya su co¬ metido. En términos generales, !a gerencia de la empresa ha especificado las características deseadas del nuevo producto, tales como la variedad aproximada de precios y la potencia nominal. La tarea restante consiste en diseñar un vehículo que satisfaga las condiciones de funcionamiento dadas. Esto es tí¬ pico de los trabajos de ingeniería que se asignan. A un inge¬ niero se le indica la función o propósito general que debe rea¬ lizarse y, quizá, algunos requisitos vagamente especificados y preferencias para una solución. Tales especificaciones o con¬ diciones funcionales suelen ser seleccionadas por sus superio¬ res o por el cliente, frecuentemente en colaboración con el ingeniero. Por tanto, la tarea primordial de éste es traducir vago enunciado de lo que se requiere, en un conjunto de especificaciones concretas de un medio satisfactorio para al¬ canzar el objetivo propuesto. Invariablemente hay numerosas formas de lograr el pro¬ pósito especificado, muchas de las cuales, si no es que la ma¬ yoría, son desconocidas para el ingeniero al principio de su proyecto. A él le corresponde descubrir y explorar un cierto número de posibilidades. Los conocimientos que ha adquirido por su preparación y experiencia son una fuente importante. pero no la única de tales soluciones; también tiene que em¬ plear su ingenio. Al evaluar las diversas posibilidades debe confiar excesivamente en su juicio o criterio personal, el que utiliza en vez de efectuar una investigación exhaustiva de todas las alternativas (algo que obviamente no tiene tiempo de rea¬ lizar) . El juicio o criterio personal, que se adquiere con la experiencia, es un exigente aspecto del trabajo diario de ingeniero. La capacidad creativa necesaria para inventar solu¬ ciones, y el criterio utilizado en su evaluación, significan que la práctica de la ingeniería tiene más de arte que lo que el lector podría haber supuesto. En casi todo proyecto de ingeniería hay un aire de ur¬ gencia. A menudo se fija una fecha límite para obtener una solución, y usualmente hay presiones que urgen a tener resul¬ tados tan pronto como sea posible. En consecuencia, el inge¬ niero, por lo general, debe recomendar una solución mucho antes que haya tenido tiempo de descubrir todas las posibi¬ lidades. ( a su aero- r un( I | ca en i í V ' ( ¿ ( un ( ( ( ( ALGUNAS GENERALIZACIONES ( Un ingeniero es un solucionador de problemas. Por lo co¬ mún bu problema principia al darse cuenta de una necesidad ( ( I ( 38 / problemas de ingeniería algunas generalizaciones / 39 ( El grado en que intervienen consideraciones económicas en incapacidad de mantener relaciones personales satisfactorias los trabajos de ingeniería difícilmente puede ser exagerado. Si puede llegar á ser un severo obstáculo para el éxito de un la sociedad ha de beneficiarse con las creaciones de un inge- ¡ngeniero. ~ niero, éstas deben ser soluciones que los usuarios a quienes se . jÿas relaciones humanas de un ingeniero.no terminan aquí. destinan puedan adquirir. Además, una.empresa privada no yna parte importante de su trabajo consiste en. descuhrir y inicia una aventura que no tenga una prometedora posibili- evaluar necesidades humanas; por ejemplo, la necesidad de dad de rendir un atractivo rédito a la inversión. En los orga¬ nismos de servicio público se requiere también un valor satis¬ factorio de la razón de beneficio a costo. Aun cuando una solución lograda por un ingeniero pueda desempeñar admira¬ blemente la función propuesta, tal solución se desechará si no produce una ganancia neta al negocio o a la sociedad. En . consecuencia, el ingeniero debe tener un marcado interés en.los costos: el costo de desarrollar, y el de realizar y el de utilizar J ( nuevas fuentes de agua dulce o potable, y los tipos, capacida¬ des y. cantidades ,de purificadorés de agua que se requieran. Además, debe tener interés en la aceptación de sus soluciones por el público y, por lo tanto, debe familiarizarse cotí elmodo en que la gente utilizará sus obras, la forma en que reaccio¬ nará ante ellas y las características preferidas por los usuarios potenciales. También es de su responsabilidad prever e inte¬ resarse en los efectos- de sus-obras o-creaciones sobre la gente,' a gran escala; por ejemplo, la influencia del puente-túnel en la vida de la población que lo utilizará.Así, pues, el ingeniero está fuertemente comprometido con las necesidades sociales, así como con la aceptación y efectos de sus obras. Su relación con la gente y con los asuntos económicos ( { su solución. A un ingeniero debe interesarle la productibilidad de sus . creaciones, tanto desde un punto de vista técnico (¿puede hacerse realmente?), como económico (¿podrá hacerse a un costo admisible?). Los proyectistas del puente-túnel de la Ba¬ hía de Chesapeake consideraron cuidadosamente los efectos de significa que una gran parte de sus problemas no son técnicos diferentes rutas y características estructurales posibles sobre - (pero ciertamente no son más fáciles), más de lo que cree la el costo de construcción de la obra. De manera similar, se es- gente común. (Quizá convenga que el lector tenga presente pera que el proyectista del diagnosticador especifique un dis- esto; ¡e ayudará a entender por qué debe cursar un cierto positivo que pueda fabricarse en grandes cantidades a un “ precio admisible para el comprador en potencia y que propor- t cione utilidades a la compañía. En la mayor parte de los problemas de ingeniería hay objetivos o metas conflictivas. Tal vez el fabricante de auto¬ móviles quisiera que su auto eléctrico fuese cómodo, seguro, avión VTOL. Tal hecho es, probablemente, el motivo de un potente, ligero y de bajo costo, y que tuviera además gran concepto erróneo común acerca de la ingeniería. Como el capacidad de carga, pero no podría obtener todo esto. El auto resultado del trabajo de un ingeniero es un dispositivo, una no puede ser el mejor en todos esos aspectos. Si el proyectista ? estructura, una máquina o un mecanismo, la gente cree que hace todo lo posible para obtener la velocidad y potencia má- l los ingenieros pasan la mayor parte de su tiempo trabajando ximas, tendrá que sacrificar algunas otras cosas, probablemen- | en esas cosas, como un mecánico, un reparador de televisores te en comodidad, precio y capacidad. Y así sucedería también > o un técnico de laboratorio. Pero éste no es, generalmente, el si tratase de hacer de su diseño lo último en lo referente a > caso. Un ingeniero suele realizar la mayor parte de la reso- cualquier característica de funcionamiento. Al final, el inge- lución de problemas con trabajo abstracto. Trabaja mucho niero tendrá que hallar el mejor balance entre los criterios [ más con información (es decir, examinando hechos y obser- en conflicto. Esto no es tarea fácil. , vaciones, calculando, pensando y comunicando ideas) que con La comunicación o contacto con la gente requiere la ma- ¡ cosas u objetos tangibles. Además, los técnicos son usualmente yor cantidad del tiempo de trabajo de un ingeniero, mientras i los encargados de construir los prototipos de las obras que el estar sentado ante su mesa o tablero de dibujo le con- i dones del ingeniero cuando es necesario, de manera que éste tiempo mucho menor de lo que generalmente se tiene pocas ocasiones de “trabajar con las manos”. Así, pues, el trabajo en ingeniería es muy diferente de lo que cree la mayoría de la gente. Y, lo que es más importante, un joven a quien le guste desarmar automóviles, construir aparatos electrónicos o jugar con substancias químicas, proba- ( ( ! % ( (K número de materias no técnicas.) En general, el resultado del trabajo de un ingeniero es algo tangible: un aparato físico, una estructura o tin proceso, como lo ilustran el diagnosticador, el desalador de agua, la - máquina productora de interruptores, el puente-túnel y el (i ( '*•1 ( ( (o crea- sume un piensa. Una sorprendente proporción de su tiempo se emplea haciendo consultas, dando instrucciones, contestando pregun¬ tas, proporcionando consejos o recomendaciones, intercam¬ biando ideas y buscando aprobación. Consecuentemente, la ( (y reparar ( ( J fc c 40 / problemas de ingeniería algunas generalizaciones / 41 blemente no tendrá más éxito o hallará más satisfacciones err el trabajo de ingeniería que otra persona sin esas inclinaciones innatas. La mayor parte de las obras de ingeniería descritas én este| libro son sistemas complejos, en vista de los miles de compo- '?• nentes que contienen y las complicadas intérrelaciones exis- f tentes entre éstos. Como consecuencia de tal complejidad, que es bastante típica de los trabajos de ingeniería actuales, y de 4. En i.asi todos ¡es casos un ingeniero debe proponer una la amplia variedad de clases de conocimientos que se requie- ' ren para los proyectos, muchos probiemas.de ingeniería son - manejados por equipos de ingenieros de diversas especialida, v .1des. El caso en que un solo ingeniero diseña completamente .1 ' . ¿qué sacrificios deberán hacerse?, ¿qué tendrá que aban- aparato o estructura, es cada vez más raro (y tal individuo \ donar y que a un perfeccionista le agradaría no omitir?) muy raramente está recién egresado de la escuela de ingenie- > 5, Descríbase un proyecto de ingeniería, siguiendo en el ría). Por ejemplo, intervienen cientos de ingenieros en el di- ¿ mayor grado posible los estudios de los casos presentados seño de una nave espacial, que se dividen en equipos: uno en este capítulo. Deberán incluirse cosas tales como las encargado de diseñar el subsistema de propulsión, otro del : circunstancias que originaron el proyecto, los problemas subsistema de dirección o guía, y asi sucesivamente para mm ?. difíciles o poco comunes que se encontraron, el resultado chos subsistemas más. s final y los beneficios consiguientes. Proyectos que pueden A medida que se vean y se lea acerca de obras de ingeniería elegirse: cambio de lugar del templo de Abu Simbel notables, y a menudo asombrosas, se llega a la conclusión de (por la construcción de la presa de Asuán, en Egipto) ; que no todo el trabajo de ingeniería que está detrás de ellas ; laminador de alta velocidad, controlado automáticamen- es desafiante y refinado. Una cierta cantidad de ese trabajo te, para la fabricación de láminas o planchas de acero; carece de atractivo alguno y es una actividad tediosa y car- sistema de tránsito rápido para el área de la bahía de San gada de detalles, pero este tipo de trabajo se halla en la Francisco; sistema de reservación de asientos basado en ingeniería y en cualquier otra ocupación. Por supuesto, los computadoras; en líneas de aerotransporte; el avión a dibujantes y los técnicos libran al ingeniero de una parte de reacción “Jumbo”; los satélites de comunicaciones “In- esa tarea. Asimismo, las computadoras realizan, cada vez más, telsat”; una planta de energía nuclear; el puente de Ve- muchos de los cálculos repetidos o rutinarios que anterior- rrazano-Narrows. mente tenían que hacer “a mano” los ingenieros, pero no es posible escapar completamente de esas labores. (En la página 223 pueden hallarse obras de referencia para éste y otros capítulos, cuya lectura se sugiere). yeito, para llegar a la solución. (Por ejemplo, en la ma¬ yoría de los casos el proyectista tiene que resolver el con¬ flicto, maximizar el número y la efectividad de las . funciones que realizará el dispositivo y minimizar su costo ' de fabricación.) Para este fin se podríá elegir una cámara fotográfica, un aparato doméstico o una herramienta eléctrica.( solución a un problema en un lapso bastante limitado. ¿Cuáles imagina usted que sean las consecuencias de esta restricción? (Por ejemplo, ¿de qué puede echar mano?, ( ( un ( C ( ( ( ( ( Ejercicios 1. Tómense tres problemas usuales del hogar, de la escuela o de otro lado, y defínanse en función de los estados Ay B. 2. ¿Qué supone usted que hace un ingeniero cuando debe resolver un problema y no hay teoría científica sobre la que pueda basar su solución? 3. Considérese un dispositivo o un estructura comunes, e in¬ téntese descubrir algunos de los objetivos conflictivos que j probablemente haya tenido que afrontar quien los pro- ( ( ( ( ( ( I ( 3CAPITULO í i Los orígenes de la ingeniería moderna ( ( EL HOMBRE siempre ha dedicado mucho trabajo al desarrollo de dispositivos y estructurasque hagan más útiles los recursos naturales. Inventó el arado para hacer que el suelo fuera más '( ( i productivo y pudiera rendir más alimentos; la sierra, para • transformar la madera del árbol en objetos útiles; el molino í de viento, para convertir en trabajo útil ias fuerzas de los vien¬ tos; la máquina de vapor, para transformar en trabajo mecᬠnico la energía latente de los combustibles. Estos y miles de otros aparatos, máquinas y estructuras, de una incesante búsqueda. En los primeros tiempos, a medida que las diversas ocupaciones iban desarrollándose, aparecieron, i junto con los sacerdotes, médicos y maestros, los expertos de- ; dicados a crear los dispositivos y obras mencionados. A esos - primitivos ingenieros se debe la creación de armas, fortifica- : ciones, caminos, puentes, barcos y otras obras y artefactos. Su * actividad puede rastrearse fácilmente hasta la época de los antiguos imperios, y las evidencias de sus notables obras per- | sisten todavía, especialmente las calzadas, acueductos y obras de defensa construidas por los romanos. Tales hombres fueron los predecesores del ingeniero de la | era moderna. La diferencia más significativa entre aquellos !; antiguos ingenieros y los de nuestros días, es el conocimiento ; en que se basan sus obras. Los primitivos ingenieros diseñaban puentes, máquinas y otras obras de importancia sobre la base de un conocimiento práctico o empírico, el sentido común, la j experimentación y la inventiva personal. El “saber hacer” era una acumulación de experiencias adquiridas principalmente i por medio del sistema del aprendizaje, y a la cual contribuía ; “da individuo. En contraste con los ingenieros de nuestros | días, los antiguos practicantes carecían casi por completo del conocimiento de la ciencia, lo que es explicable: la ciencia prácticamente no existía. I < son los resultados ( ( < ( ( ( ( ( 43 ( los orígenes de la ingeniería / 4544 / los orígenes de la ingeniería En el siglo xtx los ingenieros se dieron cuenta de la poten-La ingeniería permaneció, esencialmente, en ese estado du¬ rante mucho siglos. En el Renacimiento el nivel de refina- cjal¡dad que este cuerpo creciente de conocimientos científicos miento aumentó, pero aún durante el período del desarrollo , ofrecía para la resolución de los problemas prácticos de la de la maquina de vapor, en el siglo xvm, los creadores de humanidad, y comenzaron a aprovecharlo. Con este cambio máquinas y estructuras se apoyaban muy poco en la ciencia: tan importante, como es el extenso empleo de los principios La evolución de la máquina de vapor ilustra el estado de la científicos para la resolución de problemas, la ingeniería an¬ ingeniería en.ese lapso (Fig. 1) . La máquina de vapor, pateu- tigua evolucionó hasta su forma moderna. tada en 1769 por James Watt, fue una de la serie de máquinas Si se supone que la ingeniería contemporánea, es simple- cada vez mejores que se inició, aproximadamente, un siglo mente una extensión de la ciencia, como consideran erró- antes. Watt hizo una importante mejora que incrementó en neamenté algunos autores, no se percata uno de un punto gran medida la eficiencia (o rendimiento) de la máquina de muy importante y se tiene una falsa imagen de la profesión. vapor, y condujo finalmente a su extensa utilización: En la Los ingenieros ya existían mucho antes de que hubiera un máquina de Newcomen, antecesora de la de Watt, el vapor cuerpo o conjunto significativoÿconocimientos científicos, y - que movía el émbolo se condensaba en el cilindro misitio. Esto fungían entonces, igual que en la actualidad, como los ex¬ limitaba en alto grado la eficiencia, porque en la carrera Frtos de ,a sociedad Para la creación de sus más ampkjai ascendente convenía que el cilindro estuviera caliente, mien- obras: aparatos, maquinas, construcciones y procesos. Poste¬ tras que en la descendente era mejor que estuviese frío. En las riormente el más amplio conocimiento humano del mundo circunstancias existentes no había ni lo uno ni lo otro. Wat, ««> produjo un significativo cambio en este campo La in¬ geniería de nuestros días se enfrenta esencialmente a los mis- a de Papin en 1690 Idei PaVapor 11— Cilindro y émbolo iociado de agua Iría1a( a de¿averyen 1698f. ( Condensación del vapor rodL_.. vacio ucirpara p ( \( añadió una cámara de condensación separada, y tal cambio , , , , constituyó una importante ventaja. (Por supuesto, en vista del llP0S de Poemas, pero la cenca se utiliza, ahora en tiempo que ha pasado, esta mejora actualmente parece simple forma amP1,a en la alucón de tales problemas. Obsérvese, ,r. r ,, , - i ti 11 i • i sin embargo, que la capacidad inventiva, el criterio expen-y obvia, pero tardo muchos anos el llegar a ella en el siglo , , - , . ’ . • f ,7 ’ r , , , ., , , mentado y los conocimientos empíricos ayudan mucho todavíaxvm.) ror lo tanto, la evolución de esta maquina esta mar- . • , , , , • . ,7 ... i • r J a solucionar los problemas de ingeniería. cada por una sene de mventos acumulados realizado, por un cerfano leHsrno entre la evoluc¡ón de ,a ¡ muchos hombres. Cada uno se baso en su ingenio, en las niería ,a dp ja medicina Los esperialistas en ,a curación aportaciones de sus predecesores y en la exploración por tan- de cnfenncdadcs han evolucionado desde muy remotas teo, a veces durante períodos de anos o decadas Tales m- épccas Los predecesores de los médicos de hoy practicaron genieros no sabían nada acerca de la actividad molecular, las durante muchos s¡glos ,0 que era esencialmente un arte; no relaciones cuantitativas entre la temperatura y la presión del habia ningún ruerpo de conocimientos científicos en qué vapor y muchos otros hechos científicos. f fiar. En tiempos relativamente recientes la bacteriología, la í fisiología y otras ciencias biológicas se desarrollaron hasta for¬ mar un cúmulo considerable de conocimientos científicos, y frieron impedimentos en su trabajo, puesto que teman poco ’ los méd¡cos comenzaron a aplicarlos en el tratamiento de los conocimiento de la ciencia, situación que existió hasta tiempos problemas de la salud. relativamente recientes, lodo esto ha cambiado. En el siglo por consiguiente, los médicos y los ingenieros son especia- pasado y en lo que va del presente, el conocimiento cientí- j¡stas en resolución de problemas; sus orígenes se encuentran fico ha florecido con una inmensa acumulación de información. en las profundidades de la historia, y son ellos quienes final- E1 conocimiento humano de la estructura de la materia, los mente, y en forma lógica, han asumido la responsabilidad de fenómenos electromagnéticos, los elementos químicos y sus aplicar un cierto conjunto de conocimientos científicos. Siem- Ellos hacen lo 9ue deben relaciones, las leyes del movimiento, los procesos de transmisión pre han estado orientados hacia la resolución de problemas, y hacer; de energía y muchos otros aspectos del mundo físico, ha au- lo están aún. Su motivo primordial es resQlver el problema emplean la Ciencia cuando mentado enormemente. Mucho de lo que se enseña ahora en que tengan a mano. Si por casualidad se enfrentan con un es opÿcable, los cursos de física de secundaria y preparatoria, era deseo- ¡ problema para el cual el conocimiento científico no da solu- 'ntu¡ción cuando es útil, nocido cuando Watt desarrolló su máquina de vapor y, no ción, de todos modos intentarán resolverlo. (¡Un cirujano obstante, el contenido de esos cursos es sólo una fracción de i se apartará de un paciente en la mesa de operaciones si en- lo que se sabe en la actualidad. cuentra una situación para la cual la ciencia no le dice qué iy ( Agua fría % — Embolo Cilindro ( ralo de ewcomon en 1712 Apar New Caldera t.( \( L con- JJ ( La ingeniería actual. Los ingenieros de la antigüedad su- ( Aparalo de Wall en 1769 Caldera ( FIGURA 1. ( y elno tanteo cuando es necesario. Charles L. Best r los orígenes de la ingeniería / 4746 / los orígenes de la ingeniería I < tiene que hacer!) E! médico y elingeniero tienen un trabajoi que realizar, y llegarán a lajolución de un problema mediante ' la experimentación, el sentido común, el ingenio, o quizá otros medios, si los conocimientos científicos de la época no cubren*. la situación que se presente. Asi pues, el ingeniero no existe1 • solamente para ¡a aplicación de la ciencia, sino que existe para 5* • resolver problemas, y en tal acción utiliza los conocimientos científicos disponibles. í m, ’ Kl 1 I íPMUIIRH mPMS m* • V *y <SlíSISlos ’ iM E - M’- ’| ’y m?. Sfe?: sa» • - •"4r k i Diferenciación, entre la ciencia y la ingeniería. Es difí- cil lograr una plena apreciación del papel que desempeña laj_ ingeniería si no se comprende la diferencia -básica entre la cien- . - cia y la ingeniería. Estas difieren en los procesos básicos carne. " ténsticos de cadá~una (investigación versus diseño), los obje¬ tivos de interés que tienen día a día, y el producto find primario (conocimiento versus obras y aparatos físicos). La ciencia es un cuerpo de conocimientos; es específica-'. mente el conocimiento humano acumulado de la naturaleza.' Los científicos encaminan sus trabajos primordialmente a mejorar y ampliar tal conocimiento. Buscan explicaciones úti- L les, clasificaciones y medios dé predecir los fenómenos natu-' rales. En la búsqueda de nuevos conocimientos, el hombre de; ciencia se embarca en un proceso llamado investigación, y en f este empeño consagra mucho de su tiempo a las siguientes actividades. V ¡g§P! ¡fe' i.-, ' I 4 [» ;!§ K ó f ' Y- m\ im Vf* 1 * Ii& v.Rf ¿mm* mm ( mmc! i FIGURA 2. Rile es, sin duda, el mayor radiotelescopio del mundo. Es un reflector de malla de alambre sostenido por una oquedad natural de las montañas de Puerto Rico. IMS señales de radar originan en un transmisor movible y se reflejan hacia el espacio ultraterrestre. Dichas señales rebotan en los planetas y estrellas, y retoman como ecos, que en¡ocados por el reflector sobre el receptor. Tales ecos son analizados luego por los científicos para obtener nuevos conocimientos sobre el Universo. Este es un notable ejemplo de una obra de ingeniería que la prensa llama comúnmente una proeza científica. En realidad, esta obra es un instrumento científico empleado en radioastronomía, cuyo diseño y construcción son verdaderas proezas de la ingeniería. Turrón ingenieros quienes determinaron el sitio para este radiotelescopio: ellos lo proyectaron y, de hecho, fue un ingeniero el que concibió la idea básica. Se menciona esto no porque tos científicos y los ingenieros se disputen el crédito de la obra, sino porque los tipos de trabajo comprendidos en el diseño y utilización de este instrumento son completamente diferentes, lo cual es importante pata los jóvenes que planean sus carreras. (Cortesía del factos mediante el proceso creativo llamado diseño (en con¬ traste con la actividad principa! del científico: la investiga¬ ción). 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 público y la manufacturab'ilidad de sus obras. Por el contrario, los intereses primordiales de un hombre de ciencia, cuando de¬ sempeña sus funciones, son la validez de sus teorías, la repro- ductibilidad de sus experimentos y lo adecuado de sus métodos para observar los fenómenos naturales. La formulación de los principios de la inducción electro¬ magnética que llevó 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 descu¬ brió 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 inge¬ nieros no realicen ninguna investigación en la búsqueda de •Formulación de hipótesis para explicar los fenómenos na- p: turales. •Obtención de datos con los cuales poner a prueba las teorías| formuladas. •Concepción, planeamiento, preparación y ejecución de ex¬ perimentos. •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. ( “ ( son ( 1Los científicos exploran lo que es y los ingenieros crean lo que nunca ha sido. Theodore von Kármán ( El objetivo primario del hombre de ciencia es el conoci¬ miento como un fin en sí mismo. En contraste, el producto final del trabajo de un ingeniero es usualmente un dispositivo físico, una estructura o un pro¬ ceso. Sin ninguna duda, el giróscopo, el satélite meteorológico, el radiotelescopio, el electrocardiógrafo, la planta de energía nuclear, la computadora electrónica y el riñón artificial, sos productos de la ingeniería. El ingeniero desarrolla estos arte- ( Cornell Center for Radiophysics and Space Research.) ( ( ( jc\ 48 / los orígenes de la ingeniería los orígenes de la ingeniería / 49 ( las soluciones a sus problemas. La clave de la diferenciación es saber qué 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, emp den una investigación destinada a obtener más conocimientos sobre los procesos fundamentales que intervienen. Sin embar¬ go, se ocupan en tal investigación con objeto de resolver su problema. "La meta es el desarrollo de un proceso económico de transformación del agua. Véase la Fig. 2. Cuando un vehículo espacial reingresa a la atmósfera te¬ rrestre 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 rein¬ greso a la atmósfera. Resumen. La ingeniería, como existe en la actualidad, es principalmente el resultado de dos desarrollos históricos que hasta mediados del siglo xrx no estaban esencialmente rela¬ cionados. 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, máquinas y otras obras. El otro desarrollo es más reciente: el acelerado crecimiento de los conocimientos científicos. Aunque su conjunción es re¬ lativamente reciente, ya ha producido un importante cambio en la ingeniería. En contraste con la situación del pasado, la ingeniería moderna comprende más ciencia y menos arte, aunque éste está presente todavía en la forma de creatividad y criterio personales. 2. Tarde o temprano, alguna persona le pedirá que le ex¬ plique cuál es la diferencia entre un científico y un in¬ geniero. ¿Qué diría usted en este caso? 3. Cuál sería su reacción ante esta definición: “La ingenie¬ ría es la aplicación de la ciencia”. ( ren- C ( \ ( ( i • ( . .c c ( ( c ( ( ( Ejercicios 1. Escríbase un artículo sobre uno de los siguientes temas: ( Las aportaciones de la ingeniería durante la época del Imperio Ropiano. El desarrollo de la máquina de vapor por medio de la máquina patentada por Watt en 1769. Los puentes y acueductos de la antigua Roma. La evolución de las fuentes de energía, desde el tra¬ bajo de esclavos hasta la energía atómica. El desarrollo de la dínamo, a partir de los descubri¬ mientos de Faraday. a) ( b) ( d) c «) ( ( I ( . 4CAPITULO ( ( ! ICualidades del ingeniero competente ( ( ( EL éXITO que e! lector llegue a tener en la ingeniería depen¬ derá principalmente del conocimiento basado en hechos que haya
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