Objetivos de aprendizaje
Al final de esta lección, usted debería poder:
- Definir ingeniería civil
- Describir la historia de la ingeniería civil.
- Explicar las subdisciplinas de la ingeniería civil.
- Explicar las funciones de la ingeniería civil.
- Explicar los beneficios de la ingeniería civil.
- Últimos avances en ingeniería civil
La ingeniería civil se refiere a un tipo de ingeniería que se ocupa del diseño, la construcción y el mantenimiento del entorno físico y natural. Incluye obras públicas como puentes, carreteras, canales, aeropuertos, presas, ferrocarriles y sistemas de alcantarillado.
La ingeniería civil es la segunda disciplina de ingeniería más antigua después de la ingeniería militar. Tradicionalmente se divide en varias subdisciplinas. La ingeniería civil puede desarrollarse tanto en el sector público como en el privado.
Historia de la ingeniería civil
La historia de la ingeniería civil está conectada con el conocimiento en campos como las estructuras, la geografía, la ciencia de los materiales, la geología, la hidrología, los suelos, la mecánica, la ciencia ambiental y la gestión de proyectos.
A lo largo de la historia antigua y la Edad Media, la mayor parte de la construcción y el diseño arquitectónico estaban a cargo de artesanos como carpinteros y albañiles. La infraestructura que existía era limitada y de diseño repetitivo.
Un ejemplo temprano de un enfoque científico a los problemas físicos y matemáticos aplicable a la ingeniería civil es el trabajo de Arquímedes en el siglo III a. C. Sus trabajos aportaron la comprensión de conceptos como la flotabilidad y soluciones prácticas como el tornillo de Arquímedes.
La práctica más antigua de la ingeniería civil comenzó en el valle del Indo, en Egipto, y en Mesopotamia, en el antiguo Irak, entre los años 4000 y 2000 a. C. El desarrollo de la ingeniería civil durante este período se vio influenciado principalmente por el abandono de la vida nómada por parte de la gente, lo que creó la necesidad de construir más refugios. La necesidad de transporte también aumentó durante este período, lo que llevó a la invención de la rueda y de la navegación.
Otros ejemplos históricos de construcciones de ingeniería civil incluyen;
- Las pirámides de Egipto (2700-2500 a.C.)
- El sistema de gestión del agua del Qanat
- El Partenón en la antigua Grecia (447-438 a.C.)
- La Vía Apia por los ingenieros romanos (312 a. C.) y
- La Gran Muralla China (220 a. C.).
Subdisciplinas de la ingeniería civil
Las subdisciplinas de la ingeniería civil incluyen;
- Ingeniería estructural. Se ocupa del diseño y análisis de estructuras como puentes, edificios y canales. Implica la identificación de las cargas que actúan sobre una estructura y las fuerzas y tensiones resultantes de la carga. Después de este análisis, los ingenieros diseñan una estructura capaz de soportar y resistir con éxito estas cargas. Estas cargas incluyen: el peso propio de la estructura, la carga de las ruedas en movimiento, la carga sísmica y la carga de los cambios de temperatura. Los ingenieros estructurales deben diseñar estructuras que sean efectivas y seguras para su uso. Las consideraciones de diseño para los ingenieros incluyen: estabilidad, resistencia y rigidez.
- Ingeniería de la construcción. Implica la planificación y ejecución de proyectos de construcción. Se ocupa de actividades como el transporte de todos los materiales de construcción y el desarrollo del sitio con base en el diseño establecido por otras formas de ingeniería civil como la ingeniería estructural. Algunas de las tareas de los ingenieros de construcción incluyen: evaluar las operaciones logísticas, monitorear los precios de los suministros y redactar y revisar los contratos.
- Ingeniería ambiental. Incluye actividades como el tratamiento de desechos (térmicos, biológicos y químicos), la purificación del aire y del agua y la remediación de sitios contaminados. Los ingenieros ambientales también tienen la función de recopilar información sobre las consecuencias ambientales de las acciones humanas.
- Ingeniería forense. Implica la investigación de componentes, materiales, productos y estructuras para determinar si funcionan o funcionan como se espera. Esto se hace para evitar daños a la propiedad o pérdidas de vidas. Su objetivo principal es investigar la causa de la falla y mejorar.
- Ciencia e ingeniería de materiales. Implica el estudio de las características fundamentales de materiales como el hormigón y metales resistentes como el acero y el aluminio. Nos ayuda a comprender cuáles son los mejores materiales para utilizar en diferentes obras de ingeniería.
- Ingeniería de transporte. Implica la creación de un entorno en el que sea fácil para las personas y los bienes trasladarse de un lugar a otro de manera eficaz. Esto implica diseñar, construir y mantener infraestructuras para el transporte, como sistemas ferroviarios, carreteras, aeropuertos, canales y calles.
- Ingeniería de recursos hídricos. Implica la captación y gestión del agua. También se ocupa de la conducción y el flujo de fluidos, principalmente agua, tanto superficiales como subterráneos.
- Topografía. La topografía es el proceso de medir ciertas dimensiones en la superficie de la Tierra o cerca de ella. Los topógrafos ayudan a trazar las rutas para otras infraestructuras, como ferrocarriles, carreteras y calles.
Funciones de la ingeniería civil
Las funciones de la ingeniería civil se dividen en tres categorías: funciones realizadas antes de la construcción, funciones realizadas durante la construcción y funciones realizadas después de la construcción.
1. Las funciones de ingeniería civil realizadas antes de la construcción incluyen:
- Estudios de factibilidad. Se trata de un estudio exhaustivo del objetivo de la construcción y de las alternativas al proyecto. Por ejemplo, los estudios de factibilidad pueden determinar si se debe construir un puente o un túnel. Al realizar este estudio, se deben considerar tanto los problemas económicos como los de ingeniería.
- Estudios de campo. Son similares a los estudios de factibilidad pero más extensos. Incluyen el estudio de la mecánica de suelos para garantizar la seguridad de las estructuras.
- Diseño. Es la aplicación de la teoría del diseño de campos como la termodinámica, la hidráulica y la física nuclear al diseño de sistemas. También implica la investigación en tecnología y el análisis estructural de materiales para elaborar nuevos diseños avanzados.
2. Construcción. Después de los estudios de viabilidad, el ingeniero se encarga de la construcción. Después de los estudios previos a la construcción y el diseño, el ingeniero debe comprar materiales y reunir un equipo para llevar a cabo la construcción.
3. El mantenimiento es una función de la ingeniería civil que se lleva a cabo después de la construcción. Implica trabajos temporales para mantener una estructura en buen estado.
Beneficios de la ingeniería civil
- Promueve el transporte mediante la construcción de carreteras, ferrocarriles, canales y puentes.
- Promueve el desarrollo energético apoyando actividades como la minería de carbón y petróleo, la generación hidroeléctrica y solar.
- Promueve la salud pública mejorando la eliminación de residuos.
- Promueve diferentes sectores de la economía como la agricultura a través del desarrollo de sistemas de riego.
Últimos avances en ingeniería civil
- Modelado de información de construcción (BIM): BIM mejora la colaboración y la visualización del proyecto, integrando datos en tiempo real sobre materiales, cronogramas y costos, lo que hace que la construcción sea más eficiente y reduce los errores.
- Materiales sostenibles: el uso de materiales ecológicos como hormigón autorreparable, recursos reciclados y aislamiento de base biológica está aumentando, con el objetivo de reducir el impacto ambiental y mejorar la eficiencia energética.
- Impresión 3D: La impresión 3D de hormigón está acelerando la construcción, permitiendo estructuras precisas y complejas con un desperdicio mínimo y costos laborales reducidos.
- Infraestructura inteligente: la tecnología IoT en infraestructura (por ejemplo, carreteras inteligentes, puentes con automonitoreo) está creando ciudades más inteligentes y con mayor capacidad de respuesta que gestionan los recursos de manera eficiente y mejoran la vida urbana.
- Robótica y automatización: los robots se utilizan cada vez más para tareas como albañilería, manipulación de materiales y supervisión del sitio, lo que aumenta la productividad y la seguridad al tiempo que aborda la escasez de mano de obra.
- Construcción fuera del sitio: los métodos de construcción prefabricada y modular son cada vez más populares por su velocidad, control de calidad y menor impacto ambiental al minimizar los desechos en el sitio.
