Ingeniería civil

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Ingeniería civil

Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos

Ingeniería de Obras Públicas
Ting Kau Bridge-1.jpg
Puente de Ting Kau en Hong Kong. Los ingenieros civiles se dedican a las construcciones que alteran el medio en el que vivimos. Su actividad es vital para la economía de cualquier país.
Áreas del saber Matemáticas, mecánica del medio continuo y ciencia de materiales, especialmente siderurgia y disciplinas relacionadas con el hormigón
Campo de aplicación Construcción, infraestructuras, obras hidráulicas e infraestructura energética (hidroeléctricas y centrales térmicas), vías y transporte, asesoría y consultoría, urbanismo, ordenación del territorio, cooperativas y gestoras de viviendas, sector de la energía, seguridad e higiene, impacto ambiental

La ingeniería civil es la disciplina de la ingeniería profesional que emplea conocimientos de cálculo, mecánica, hidráulica y física para encargarse del diseño, construcción y mantenimiento de las infraestructuras emplazadas en el entorno, incluyendo carreteras, ferrocarriles, puentes, canales, presas, puertos, aeropuertos, diques y otras construcciones relacionadas.[1] [2] [3] La ingeniería civil es la más antigua después de la ingeniería militar,[4] de ahí su nombre para distinguir las actividades no militares con las militares.[5] Tradicionalmente ha sido dividida en varias subdisciplinas incluyendo ingeniería ambiental, ingeniería sanitaria, ingeniería geotécnica, geofísica, geodesia, ingeniería de control, ingeniería estructural, mecánica, ingeniería del transporte, ciencias de la Tierra, ingeniería del urbanismo, ingeniería del territorio, ingeniería hidráulica, ingeniería de los materiales, ingeniería de costas,[4] agrimensura, e ingeniería de la construcción.[6] Los ingenieros civiles ocupan puestos en prácticamente todos los niveles: en el sector público desde el ámbito municipal al gubernamental y en el ámbito privado desde los pequeños consultores autónomos que trabajan en casa hasta los contratados en grandes compañías internacionales.

Historia de la ingeniería civil[editar]

La ingeniería ha sido un aspecto de la vida desde el inicio de la existencia humana. Las prácticas más tempranas de la ingeniería civil podrían haber comenzado entre el 4000 y el 2000 a. C. en el Antiguo Egipto y Mesopotamia cuando los humanos comenzaron a abandonar la existencia nómada, creando la necesidad de un cobijo. Durante este tiempo el transporte empezó a incrementar su importancia, lo que llevó al desarrollo de la rueda y de la navegación.

Hasta la Edad Contemporánea no hay una distinción clara entre ingeniería civil y arquitectura, y el término ingeniero y arquitecto sufrió variaciones refiriéndose a la misma persona, incluso intercambiándose.[7] La construcción de las Pirámides de Egipto entre el 2700 y el 2500 a.C. podría considerarse las primeras muestras de construcciones de gran tamaño. Otras construcciones históricas incluyen el sistema de gestión de aguas de Qanat,[8] el Partenón por Ictino en la Grecia Antigua (447-438 a. C.), la vía Apia por los ingenieros Romanos o la Gran Muralla China en el 220 a.C, o los trabajos de irrigación en Anuradhapura. De todas las civilizaciones antiguas quizás la más desarrollada en ingeniería civil fueron los romanos que fueron pioneros en la construcción de una red de calzadas, acueductos, puertos, puentes, presas y alcantarillados.

Leonhard Euler desarrolló la teoría de flexión de vigas.

En el siglo XVIII el término ingeniería civil fue acuñado para incorporar toda la ingeniería para usos civiles en oposición de la ingeniería militar (artillería, balística, construcción de defensas...). En 1747 se crea la escuela de ingeniería civil más antigua del mundo, la École nationale des ponts et chaussées en París, que aún hoy perdura. El primer ingeniero civil autoproclamado fue John Smeaton que construyó el faro de Eddystone.[4] [6] En 1771 Smeaton y algunos colegas formaron la Smeatonian Society of Civil Engineers, un grupo de profesionales que se reunían diariamente para debatir sobre su profesión. A través de estos encuentros se formaron las sociedades profesionales que conocemos hoy en día.

En España se consideró la necesidad de crear un cuerpo de ingenieros específico que se encargara de las obras públicas, por eso se funda la Escuela Oficial del Cuerpo de Ingenieros de Caminos dirigida por Agustín de Betancourt en 1802. Por aquel entonces México ya había establecido el primer instituto de investigación especializado en la ingeniería civil[9] y en 1857 se instituyen las enseñanzas de ingeniero civil en la Academia de San Carlos basándose en los planes de estudios europeos.

Formación académica[editar]

Sede de la Asociación de Ingenieros Civiles Británicos en Londres.

Los ingenieros civiles cuentan con un título académico en ingeniería civil. El tiempo de estudio es de 4 años para el título de grado en ingeniería (bachelor de ingeniería en los países anglosajones), que es necesario para poder cursar estudios de posgrado (títulos de máster en ingeniería y doctor en ingeniería).

En la mayoría de los países, el título universitario representa el primer paso a la certificación profesional y el programa de la titulación en si mismo está certificado por un colegio profesional. Después de completar un programa de titulación certificada el ingeniero debe satisfacer una serie de requerimientos (incluyendo experiencia laboral y un examen) antes de ser certificado. Una vez certificado, el ingeniero es designado con el título de ingeniero profesional (en Estados Unidos, Canadá y Sudáfrica), o ingeniero colegiado (en la mayoría de los países de la Commonwealth), ingeniero profesional colegiado (en Australia y Nueva Zelanda) o ingeniero europeo (para algunos países de la Unión Europea). Existen acuerdos internacionales entre colegios de ingenieros que permiten a ingenieros de otros países ejercer fuera de sus fronteras. En España cualquier persona que completa la carrera puede ejercer y colegiarse, sin ningún otro requisito adicional como experiencia o examen.

Las ventajas de la certificación varían dependiendo del sitio. Por ejemplo, en Estados Unidos y Canadá “sólo un ingeniero profesional licenciado puede preparar, firmar y sellar, y entregar un proyecto de ingeniería a una autoridad pública para su aprobación, o sello para clientes públicos o privados”.[10] En el estado de Quebec, en Canadá, esto es así. En Reino Unido no existe una legislación tan restrictiva ni en España si bien existen colegios que pueden expulsar a sus miembros por mala praxis y así no poder ejercer. Se supone que todos los ingenieros deben respetar un código ético y que si no lo cumplen se les puede culpar por negligencia.

España[editar]

En España, actualmente existen el Grado en Ingeniería Civil (de 4 años y 240 ECTS),[11] así como el Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos (de entre 1 y 2 años más y 66 a 120 ECTS), que han relevado a las titulaciones oficiales de Ingeniero Técnico de Obras Públicas e Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos mientras se promulga una nueva regulación de los servicios profesionales. Las titulaciones generalmente incluyen unidades que cubren física, matemáticas, gestión de proyectos, diseño y temas específicos de la ingeniería civil. Inicialmente todas esas asignaturas cubren la mayoría, si no todas, de las subdisciplinas de la ingeniería civil. Los estudiantes entonces eligen especializarse en una o más subdisciplinas en vistas a terminar sus titulaciones.[12] Además del Máster Universitario en Ingeniería de Caminos, Canales y Puertos, que atribuye las competencias específicas de dicha profesión hasta ahora regulada, las universidades generalmente ofrecen además otros másteres diferentes para mejorar la especialización del ingeniero civil en un área de particular interés dentro de la ingeniería civil.[13]

En Centroamérica y Sudamérica[editar]

Actualmente se estudia 5 años para el “grado en ingeniería civil”, el cual es necesario para cursar estudios de postgrado, como “máster en ingeniería de las estructuras, hidráulica, métodos numéricos”, después el “doctorado”, y posteriormente el “PHD”, las materias necesarias para la obtención del grado de ingeniero civil se clasifican entre matemáticas y ciencias básicas, y materias dirigidas ya a la ingeniería civil como Ciencia[cita requerida].

Ramas de la ingeniería civil[editar]

Existen varias especialidades y subdisciplinas dentro de la carrera de ingeniero civil y la mayor parte de los ingenieros civiles trabaja centrado en alguna especialidad. Todas tienen en común la necesidad de conocimientos matemáticos y físicos avanzados y la capacidad de resolver problemas de forma óptima.

Ingeniería estructural[editar]

Si bien los rascacielos son edificios diseñados por arquitectos, el estudio estructural suele venir de un ingeniero de estructuras que es un área de la ingeniería civil.
Vista del Puerto de Róterdam de noche. Los ingenieros civiles también intervienen en la construcción, diseño y gestión de áreas portuarias.

La ingeniería estructural se encarga de estimar la resistencia máxima de elementos sometidos a cargas variables, cargas permanentes y cargas eventuales (sismos, vientos, nieve, etc.) lo que ha generado a su vez varias subdisciplinas: ingeniería sísmica, ingeniería del viento... El objetivo es crear una estructura segura dentro de unos costos óptimos y que cumpla con su cometido.

Ingeniería geotécnica[editar]

La ingeniería geotécnica se encarga de estimar la resistencia entre partículas de la corteza terrestre de distinta naturaleza, granulometría, humedad, cohesión, y de las propiedades de los suelos en general, con el fin de asegurar la interacción del suelo con la estructura. Además realiza el diseño de la cimentación o soporte para edificios, puentes, etc

Ingeniería hidráulica[editar]

Además del estudio de presas, en la ingeniería hidráulica se estudian tuberías, canales, fenómenos marítimos y cualquier estructura que tenga que se vea afectada por el agua.

La ingeniería hidráulica (también conocida como ingeniería de recursos de agua) es una de las ramas más antiguas de la ingeniería civil, ya que está presente desde los romanos tradicionales. Se ocupa de la proyección y ejecución de obras relacionadas con el agua, sea para su uso, como en la obtención de energía hidráulica, la irrigación, canalización u otras, sea para la construcción de estructuras en mares, ríos, lagos, o entornos similares, incluyendo, por ejemplo, diques, represas, canales, puertos, muelles, rompeolas, entre otras construcciones. También hace referencia a las máquinas hidráulicas.

Ingeniería del transporte[editar]

La ingeniería del transporte se encarga del estudio de tráficos, movilidad y transporte de las poblaciones con el objetivo de aumentar el confort, disminuir el tiempo de recorrido y aumentar la seguridad en los trayectos de personas.

Se entiende por ingeniería del transporte el conjunto de conocimientos, habilidades, destrezas, prácticas profesionales, principios y valores, necesarios para satisfacer las necesidades sociales sobre movilidad de personas y bienes. La ingeniería del transporte es una especialidad de la profesión de ingeniería civil, basada en la aplicación de las ciencias físicas, matemáticas, la técnica y en general el ingenio, en beneficio de la sociedad.

Hasta hace muy poco, el estudio del transporte urbano de personas se basaba principalmente en el diseño, operación y mantenimiento de vías para automóviles. Las problemáticas contemporáneas fundadas en la sostenibilidad (escasez de recursos naturales como el petróleo, el calentamiento global y la calidad de vida en las ciudades) ha hecho que esta disciplina cambie hacia una visión multidisciplinaria del transporte, donde el transporte público y el transporte en modos activos (bicicletas y peatones) ha cobrado una inmensa importancia.

Ingeniería de materiales[editar]

Uno de los aspectos más importantes de la ingeniería civil es la ingeniería de materiales. Esta rama de la ingeniería civil estudia las propiedades de los materiales utilizados en la construcción de obras civiles como el concreto hidráulico, el concreto asfáltico, el acero y los polímero, entre muchos otros.

Infraestructura vial y pavimentos[editar]

Es el área de la ingeniería civil encargada del diseño y mantenimiento de las vías y sus estructuras. Un ingeniero especializado en Infraestructura vial y pavimentos debe tener conocimientos en las siguientes áreas:

Urbanismo y ordenación del territorio[editar]

El urbanismo es el conjunto de disciplinas que se encarga del estudio de los asentamientos humanos para su diagnóstico, comprensión e intervención. El urbanismo utiliza a la geografía urbana como herramienta fundamental, e intenta comprender los procesos urbanos a fin de planificar las intervenciones para la cualificación del espacio.

La urbanística, es el conjunto de técnicas que derivadas del urbanismo sirven para la intervención urbana, en ellas se sistematizan los procesos urbanos a fin de lograr una eficacia de la intervención urbana. Existen diversas corrientes del pensamiento urbanístico a decir de: La planificación estratégica, la planificación urbana, la renovación urbana, entre otras.

De manera concreta es la acción de urbanización la que interviene en búsqueda de la organización de la ciudad y el territorio.

Ingeniería de minas[editar]

La ingeniería de minas es la rama de la ingeniería que se ocupa de la extracción de los recursos minerales. Teniendo en cuenta la mayor especialización que cada vez requiere la sociedad. La ingeniería de minas centra sus esfuerzos en actividades como:

  • La extracción mediante técnicas y labores mineras de los recursos minerales. El conocimiento y el uso en la ingeniería de explosivos.
  • Obtención de licencias y ejecución de planes de labores así como planificación.
  • Ingeniero de operaciones en mina.

Un ingeniero en minas se especializa en dirigir los trabajos de desarrollo, preparación y explotación de los minerales, además de diseñar las minas para el óptimo aprovechamiento de estos recursos naturales no renovables.

Ingeniería sanitaria[editar]

La ingeniería sanitaria, por su importancia, es considerada en muchos países como una carrera separada, en otros países es considerada una especialización de la ingeniería hidráulica y la ingeniería civil. Se ocupa de diseñar, construir y operar:

  • Sistemas de abastecimiento de agua potable, en todos sus componentes, destinados a la captación, del agua desde ríos o lagos, relacionándose aquí con la ingeniería fluvial, hasta la distribución del agua potabilizada a los usuarios.
  • Sistemas de alcantarillado sanitario y plantas de tratamiento de aguas servidas, incluyendo las estructuras destinadas a la devolución del agua ya tratada adecuadamente al ambiente.
  • Sistemas de gestión integral de residuos sólidos.

El ingeniero sanitario tiene sólidos conocimientos de hidráulica, y además domina los procesos físico químicos y bacteriológicos relacionados con el tratamiento del agua, tanto para su potabilización, como para su des-contaminación antes de ser devuelta al ambiente.

Materias necesarias para un ingeniero civil[editar]

Campos de aplicación[editar]

Obra civil: construcción de un falso túnel en Burgos.
Construction in Sète, Hérault 01.jpg

Su campo de aplicación es muy amplio. Estarían, por ejemplo, las infraestructuras del transporte:

Las obras hidráulicas:

La intervención sobre problemas de estabilidad del terreno.

Las estructuras que componen las obras anteriores:

En general, las obras de ingeniería civil implican el trabajo una gran cantidad de personas (en ocasiones cientos y hasta miles) a lo largo de lapsos que abarcan desde unas pocas semanas o meses hasta varios años.

Debido al elevado costo de los trabajos que se acometen (piénsese en el coste de una autovía o de una línea de ferrocarril) buena parte de los trabajos que se realizan son para el Estado, o bien para grandes compañías que pretenden la explotación de una infraestructura a largo plazo (autopistas y túneles de peaje, compañías de ferrocarril, etcétera). Sin embargo, sus técnicas son también aplicadas para obras semejantes a las anteriores pero de más pequeña escala, como podrían ser:

Además, son también competencia de un ingeniero civil:

  • La planificación, diseño y control de los sistemas de transporte urbano, incluyendo el diseño de intercambiadores y la creación de nuevas líneas o modificación de las existentes.
  • Adopción de nuevos sistemas de transporte que no existan en ese momento, como líneas de metro o metro ligero (más comúnmente conocido como tranvía).
  • La elaboración de estudios y trabajos relacionados con el transporte y la logística.
  • La elaboración de estudios, planes y proyectos urbanísticos, de ordenación territorial y medioambientales.
  • Planificación, ejecución y administración de plantas de tratamiento o incineración de residuos y vertederos.
  • Labores auxiliares de ingeniería (control de calidad, ensayos de laboratorio, supervisión de temas de seguridad y salud).
  • Mantenimiento de todas las anteriores

De esta forma, un ingeniero civil no se limita a las grandes obras de infraestructura, muy raras debido a su elevado coste.

Praxis de la ingeniería civil[editar]

Obra civil: metro ligero en Bilbao.

El trabajo de un ingeniero civil comienza al advertirse una determinada necesidad (un nuevo dique en un puerto, la ampliación o construcción de una carretera, una presa que de continuidad y estabilidad al caudal de un río…). En esta etapa de planificación, los ingenieros civiles trabajan en forma integrada con otros profesionales y autoridades nacionales o locales con poder de decisión.

Entra entonces el trabajo de recopilación de los datos necesarios para el diseño de una solución a dicha necesidad, datos que pueden ser topográficos (medición de la superficie real del terreno), hidrológicos (pluviometría de una cuenca, caudal de un río, etc.), estadísticos aforos de las carreteras o calles existentes, densidades de población), etcétera.

Para esta finalidad los diseños de las obras y sistemas más complejos se hacen en varias etapas. La primera etapa denominada de pre-factibilidad, se encarga de analizar el mayor número de soluciones posibles. Es en esta etapa en la cual los organismos competentes decidirán por ejemplo: el emplazamiento de un puerto, el trazado general de una carretera o tomarán la decisión respecto a si construir una vía férrea para transporte de minerales o un mineroducto. Para la toma de decisiones se consideran, entre otros, los siguientes puntos de vista: dificultad de la obra; costo de la obra; impacto ambiental producido por la obra. El estudio de pre-factibilidad involucra un equipo multidisciplinario de técnicos, donde además de ingenieros civiles participan ingenieros eléctricos, mecánicos, geólogos, economistas, sociólogos, ecologistas. Como resultado de esta fase se escogen 2 o 3 soluciones para detallarlas en la etapa siguiente.

En la siguiente etapa, llamada factibilidad técnico- económica, ya se avanza mucho en los detalles constructivos, en la determinación de los costos, en el crono-grama de construcción y en el flujo de caja necesario para la ejecución de la obra. En esta etapa tienen mucho peso las investigaciones de campo para detectar dificultades específicas relacionadas con la geología de las áreas en las que se intervendrá, y se detallarán los impactos ambientales, incluyendo tanto la parte física como la abiótica y la social. En general es en esta fase que se escoge la solución definitiva, que será detallada en la etapa de diseño definitivo o proyecto ejecutivo.

El edificio Alto Río, de 20 pisos, Concepción, colapsó producto del terremoto de Chile de 2010, tras uno de los sismos de mayor magnitud del mundo (8.8 MW).

Viene entonces el trabajo real sobre el terreno: acondicionar éste para que sea capaz de soportar las estructuras que se van a construir sobre él (llegándose en ocasiones a sustituir el terreno por otro de mayor capacidad portante si el existente no cumple las condiciones necesarias), movimientos de tierras (desmontes y terraplenes), construcción de las estructuras (pilotes, zapatas, pilares, estribos, vigas, muros de contención).

Sin embargo, todos estos pasos rara vez se dan de forma fluida ni, mucho menos, competen a un mismo equipo de ingeniería. Así, a menudo son los ingenieros de la Administración correspondiente los que detectan la necesidad que se tratará de solventar, mientras que en otras ocasiones la obra viene incluida dentro de un plan de actuación político (no siempre con una clara justificación técnica).

Si la obra a acometer es de gran envergadura la Administración no la ejecuta, sino que sus ingenieros elaboran un anteproyecto que es sacado a subasta pública. Entonces son los ingenieros de las diferentes empresas constructoras los que, a partir de las prescripciones técnicas del anteproyecto, elaboran diferentes alternativas. Las alternativas ofrecidas por las constructoras pueden ser muy distintas al anteproyecto y entre sí, pues cada empresa hace uso de la maquinaria y procedimientos que le son más conocidos, y la Administración elegirá la más barata de las opciones que cumplan las exigencias.

Los ingenieros que lleven a cabo la obra no tienen por qué ser (ni, generalmente, son) los que la hayan diseñado. La empresa constructora puede decidir también sub-contratar diferentes trabajos a otras empresas, con lo que puede llegar a haber a diferentes empresas para una misma obra (una ejecuta los movimientos de tierras, otra las estructuras de hormigón…) cada una con su correspondiente departamento de ingeniería y su correspondiente equipo de ingenieros en obra.

Muy a menudo, debido a lo imprevisible del terreno se producen problemas a pie de obra que obligan a realizar modificaciones en el proyecto; en otras ocasiones la Administración puede decidir variar algunas condiciones o exigencias a medida que la obra se desarrolla y se observan problemas o posibilidades que no se habían estudiado o que en el momento en que se elaboró el anteproyecto no se consideraron importantes. Puede ocurrir que una nueva infraestructura obligue a hacer modificaciones o surja la posibilidad de que dos obras diferentes, construidas por empresas diferentes (por supuesto con diferentes equipos de ingenieros) sean ejecutadas en conjunto.

Todo esto puede dar idea de la gran cantidad de variables que afectan al trabajo de ingeniería civil . Por suerte, las obras de gran envergadura son raras, y más frecuentemente el ingeniero civil se limita a la supervisión de la obra y a la toma de decisiones concretas en problemas concretos que no afectan al desarrollo o presupuesto general de la obra. Así, trabajos como la contención de un terreno de características habituales, la colocación de una viga pre tensada o la ejecución de un firme, son trabajos rutinarios que no implican cambios significativos en el proyecto.

Véase también[editar]

Referencias[editar]

  1. The American Heritage Dictionary of the English Language, Fourth Edition. Houghton Mifflin Company, 2004 (consultado el 8 de agosto de 2007).
  2. «History and Heritage of Civil Engineering». ASCE. Consultado el 8 de agosto de 2007.
  3. «Institution of Civil Engineers What is Civil Engineering». ICE. Consultado el 22 de septiembre de 2007.
  4. a b c «What is Civil Engineering?». The Canadian Society for Civil Engineering. Consultado el 8 de agosto de 2007.
  5. «Civil engineering». Encyclopædia Britannica. Consultado el 9 de agosto de 2007.
  6. a b Oakes, William C.; Leone, Les L.; Gunn, Craig J. (2001). Engineering Your Future. Great Lakes Press. ISBN 1-881018-57-1. 
  7. The Architecture of the Italian Renaissance Jacob Burckhardt ISBN 0-8052-1082-2
  8. p. 4 of Mays, L. (30 de agosto de 2010). Ancient Water Technologies. Springer. ISBN 978-90-481-8631-0. 
  9. Manuel Rendón. «Historia de la Escuela de Ingeniería».
  10. «Why Should You Get Licensed?». National Society of Professional Engineers. Consultado el 11 de agosto de 2007.
  11. Universidad de Granada. «Información académica de la titulación de Grado de Ingeniería Civil».
  12. Various undergraduate degree requirements at MIT, Cal Poly, Queen's and Portsmouth
  13. CITE Postgrad».

Enlaces externos[editar]