Ingeniería
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La ingeniería es la disciplina y profesión de la aplicación científica el conocimiento y la utilización de las leyes naturales y los recursos físicos con el fin de diseñar e implementar materiales, estructuras, máquinas, dispositivos, sistemas, y procesos que se dan cuenta de un objetivo deseado y cumplen con los criterios especificados. La Consejo de Ingenieros estadounidenses para el Desarrollo Profesional (ECPD, el predecesor de ABET) ha definido la ingeniería de la siguiente manera:
"[L] a aplicación creativa de los principios científicos para diseñar o desarrollar estructuras, máquinas, aparatos o procesos de fabricación, o los trabajos que utiliza solo o en combinación; o para construir u operar lo mismo con pleno conocimiento de su diseño; o para predecir su comportamiento bajo condiciones específicas de operación; todos como aspectos una función prevista, economía de operación y seguridad de vidas y bienes ".
El que practica la ingeniería se llama un ingeniero, y las autorizadas para hacerlo pueden tener denominaciones más formales, como Ingeniero Profesional, Ingeniero colegiado, o Ingeniero Incorporated. La amplia disciplina de la ingeniería abarca una gama de más especializada subdisciplinas, cada uno con un énfasis más específico en determinados campos de aplicación y áreas particulares de la tecnología .
Historia
El concepto de ingeniería ha existido desde la antigüedad como los humanos idearon invenciones fundamentales como la polea, palanca y la rueda . Cada uno de estos inventos es consistente con la definición moderna de la ingeniería, la explotación de los principios básicos de mecánica para desarrollar herramientas y objetos útiles.
El término mismo de ingeniería tiene una etimología mucho más reciente, que se deriva de la palabra ingeniero, que a su vez se remonta a 1325, cuando un engine'er (literalmente, el que opera un motor) originalmente se refería a "un constructor de máquinas de guerra." En este contexto, ahora obsoleto, un "motor" se refiere a una máquina militar, es decir, un artilugio mecánico utilizado en la guerra (por ejemplo, un catapulta). La palabra "motor" en sí es de origen aún más antiguo, en última instancia, se derivan de la América ingenio (c. 1250), que significa "cualidad innata, especialmente el poder mental, por lo tanto, una invención ingeniosa."
Más tarde, como el diseño de estructuras civiles, como puentes y edificios madurado como una disciplina técnica, el término ingeniería civil entró en el léxico como una forma de distinguir entre los que se especializan en la construcción de este tipo de proyectos no militares y los que participan en la disciplina más antigua de ingeniería militar (el significado original de la palabra "ingeniería", ahora en gran parte obsoletos, con notables excepciones que han sobrevivido hasta nuestros días, como cuerpo de ingenieros militares, por ejemplo, la Cuerpo de Ingenieros del Ejército).
La Acrópolis y el Partenón en Grecia , el romanas acueductos, Via Appia y el Coliseo , el Jardines Colgantes de Babilonia, el Faro de Alejandría , las pirámides de Egipto , Teotihuacán y las ciudades y pirámides del maya , inca y azteca imperios, la Gran Muralla China , entre muchos otros, se destacan como un testimonio del ingenio y la habilidad de los antiguos ingenieros civiles y militares.
El ingeniero civil más antigua conocida por su nombre es Imhotep. Como uno de los funcionarios de la Faraón, Zoser, es probable que diseñó y supervisó la construcción de la Pirámide de Zoser (el Pirámide Escalonada) en Saqqara en Egipto alrededor 2630- 2611 antes de Cristo. También puede haber sido responsable del primer uso conocido de columnas en la arquitectura .
La primera ingeniero eléctrico se considera William Gilbert, con su publicación de 1600 De Magnete, quien fue el creador del término " electricidad ".
La primera máquina de vapor fue construido en 1698 por el ingeniero mecánico Thomas Savery. El desarrollo de este dispositivo dio lugar a la revolución industrial en las próximas décadas, lo que permite el inicio de producción en masa.
Con el auge de la ingeniería como profesión en el siglo XIX, el término se aplica más estrictamente a los campos en que se aplicaron las matemáticas y la ciencia para estos fines. Del mismo modo, además de ingeniería militar y civil, los campos conocidos entonces como la artes mecánicas se incorporaron en la ingeniería.
Ingeniería Eléctrica puede remontar sus orígenes en los experimentos de Alessandro Volta en la década de 1800, los experimentos de Michael Faraday , Georg Ohm y otros, y la invención de la motor eléctrico en 1872. La obra de James Maxwell y Heinrich Hertz en el siglo 19 dio lugar al campo de la Electrónica . Las invenciones posteriores de la tubo de vacío y la transistor se aceleró aún más el desarrollo de la electrónica hasta el punto de que los ingenieros eléctricos y electrónicos en la actualidad superan a sus colegas de cualquier otra especialidad Ingeniería.
Los inventos de Thomas Savery y el ingeniero escocés James Watt dieron lugar a la moderna ingeniería mecánica . El desarrollo de máquinas especializadas y sus herramientas de mantenimiento durante la revolución industrial condujo al rápido crecimiento de Ingeniería Mecánica, tanto en su lugar de nacimiento Bretaña y en el extranjero.
A pesar de que en su forma moderna Mecánica originó en Gran Bretaña, sus orígenes se remontan a principios de la antigüedad donde se desarrollaron tanto en los ámbitos civil y militar máquinas ingenuas. La Mecanismo de Anticitera, el modelo más antiguo conocido de un equipo mecánico en la historia, y los mecánicos inventos de Arquímedes , incluyendo su rayo de la muerte , son ejemplos de la ingeniería mecánica temprana. Algunos de los inventos de Arquímedes, así como el mecanismo de Anticitera requiere un conocimiento sofisticado de engranaje diferencial o engranaje epicicloidal, dos principios fundamentales en teoría de la máquina que ayudó a diseñar el trenes de engranajes de la revolución industrial y siguen siendo ampliamente utilizados hoy en día en diversos campos como la robótica y ingeniería automotriz.
Ingeniería Química, al igual que su contraparte de Ingeniería Mecánica, desarrollado en el siglo XIX, durante la Revolución Industrial . Fabricación a escala industrial exigió nuevos materiales y nuevos procesos y en 1880 la necesidad de producción a gran escala de productos químicos era tal que una nueva industria se creó, dedicada al desarrollo y fabricación a gran escala de productos químicos en las nuevas plantas industriales. El papel del ingeniero químico fue el diseño de estas plantas y procesos químicos.
Ingeniería Aeronáutica se ocupa de las aeronaves de diseño, mientras que Ingeniería Aeroespacial es un término más moderno que se expande el sobre alcance de la disciplina mediante la inclusión diseño de naves espaciales. Sus orígenes se remontan a los pioneros de la aviación de todo el cambio de siglo del siglo 19 al 20, aunque el trabajo de Sir George Cayley Recientemente se ha fechado como siendo de la última década del siglo 18. Conocimiento temprano de la ingeniería aeronáutica fue en gran parte empírico con algunos conceptos y habilidades importadas de otras ramas de la ingeniería. Sólo una década después de los exitosos vuelos de los hermanos Wright , la década de 1920 vio un gran desarrollo de la ingeniería aeronáutica mediante el desarrollo de la Primera Guerra Mundial los aviones militares. Mientras tanto, la investigación para proporcionar científico antecedente fundamental continuado combinando la física teórica con experimentos.
La primera Doctor en Ingeniería (técnicamente, aplican la ciencia y la ingeniería) concedido en los Estados Unidos fueron a Willard Gibbs en La Universidad de Yale en 1863; también fue el segundo doctorado otorgado por la ciencia en los EE.UU.
En 1990, con el ascenso del equipo de tecnología, la primera motor de búsqueda fue construido por ingeniero informático Alan Emtage.
Principales Ramas de la Ingeniería
Ingeniería, al igual que la ciencia, es una disciplina amplia que a menudo se divide en varias sub-disciplinas. Estas disciplinas se refieren a sí mismos con diferentes áreas de trabajo de ingeniería. Aunque en un principio un ingeniero será entrenado en una disciplina específica, a lo largo de la carrera de un ingeniero ingeniero puede llegar a ser multi-disciplinado, habiendo trabajado en varias de las áreas descritas. Históricamente las principales ramas de la Ingeniería se clasifican de la siguiente manera:
- Ingeniería Aeroespacial - El diseño de las aeronaves , naves espaciales y temas relacionados.
- Ingeniería Química - La conversión de materias primas en productos utilizables.
- Ingeniería Civil - El diseño y la construcción de obras públicas y privadas, tales como infraestructura , puentes y edificios.
- Ingeniería Eléctrica - El diseño de sistemas eléctricos, tales como transformadores, así como los productos electrónicos.
- Ingeniería mecánica - El diseño de los sistemas físicos o mecánicos, tales como motores, trenes de potencia, cadenas cinemáticas y equipos de aislamiento de vibraciones.
Con el rápido avance de la Tecnología muchos nuevos campos están ganando protagonismo y nuevas sucursales están desarrollando como Ingeniería Informática, Ingenieria De Software, La nanotecnología, Ingeniería Molecular, Mecatrónica etc. Estas nuevas especialidades a veces se combinan con los campos tradicionales y formar nuevas ramas como la Ingeniería Mecánica y Mecatrónica y Ingeniería Eléctrica y Computación.
Para cada uno de estos campos no existe una superposición considerable, sobre todo en las áreas de la aplicación de las ciencias a sus disciplinas como la física, la química y las matemáticas.
Metodología
Los ingenieros aplican las ciencias de la física y las matemáticas para encontrar soluciones adecuadas a los problemas o para hacer mejoras en el status quo. Si existen varias opciones, los ingenieros sopesan diferentes opciones de diseño en cuanto al fondo y elegir la solución que mejor se ajuste a los requisitos. La tarea esencial y único del ingeniero es identificar, entender e interpretar las limitaciones de un diseño con el fin de producir un resultado exitoso. Por lo general no es suficiente para construir un producto técnicamente exitosa; también debe cumplir con otros requisitos. Las restricciones pueden incluir los recursos disponibles, las limitaciones físicas, imaginativas o técnicas, la flexibilidad para las modificaciones y adiciones futuras, y otros factores, como los requisitos de coste, seguridad, capacidad de venta, productibility, y capacidad de servicio. Mediante la comprensión de las limitaciones, los ingenieros se derivan especificaciones de los límites en los que un objeto o sistema viable pueden ser producidos y operados.
La resolución de problemas
Los ingenieros utilizan el conocimiento de la ciencia , las matemáticas , y experiencia adecuada para encontrar soluciones adecuadas a un problema. Ingeniería se considera una rama de las matemáticas y las ciencias aplicadas. Creación de una adecuada modelo matemático de un problema les permite analizar que (a veces definitivamente), y para probar posibles soluciones. Normalmente existen múltiples soluciones razonables, por lo que los ingenieros deben evaluar los diferentes diseñar opciones en cuanto al fondo y elegir la solución que mejor se adapte a sus necesidades. Genrich Altshuller, después de reunir estadísticas sobre un gran número de patentes, sugerido que compromisos están en el corazón de " "diseños de ingeniería de bajo nivel, mientras que en un nivel superior el mejor diseño es uno que elimina la contradicción núcleo causando el problema.
Ingenieros normalmente tratan de predecir qué tan bien sus diseños funcionan según sus especificaciones antes de la producción a gran escala. Utilizan, entre otras cosas: prototipos, maquetas, simulaciones, pruebas destructivas, pruebas no destructivas, y pruebas de estrés. Esta prueba garantiza que los productos funcionarán como se espera. Ingenieros como profesionales toman en serio su responsabilidad de producir diseños que se produzca el resultado esperado y no causarán daño involuntario al público en general. Ingenieros típicamente incluyen una factor de seguridad en sus diseños para reducir el riesgo de fracaso inesperado. Sin embargo, cuanto mayor es el factor de seguridad, la menos eficiente el diseño puede ser.
El uso del ordenador
Al igual que con todos los modernos científicos y tecnológicos se esfuerza, computadoras y software de juego un papel cada vez más importante. Así como la de negocios típico software de aplicación hay una serie de aplicaciones asistido por ordenador ( CAx) específicamente para la ingeniería. Las computadoras pueden ser usados para generar modelos de procesos físicos fundamentales, que pueden ser resueltos usando métodos numéricos.
Una de las herramientas más utilizadas en la profesión es diseño (CAD) asistido por ordenador que permite a los ingenieros crear modelos 3D, dibujos 2D y esquemas de sus diseños. CAD junto con Maqueta digital (DMU) y Software CAE tales como análisis de elementos finitos permite a los ingenieros crear modelos de diseños que se pueden analizar sin tener que hacer prototipos físicos costosos y requieren mucho tiempo. Estos permiten a los productos y componentes que deben controlarse en busca de fallos; evaluar en forma y montaje; ergonomía de estudio; y para analizar las características estáticas y dinámicas de los sistemas tales como tensiones, temperaturas, emisiones electromagnéticas, corrientes eléctricas y de tensiones, niveles lógicos digitales, flujos de fluidos, y la cinemática. Acceso y distribución de toda esta información se organiza generalmente con el uso de Software de gestión de datos del producto.
También hay muchas herramientas para apoyar las tareas específicas de ingeniería como Fabricación (CAM) de software asistida por ordenador para generar Instrucciones de mecanizado CNC; La fabricación de software de gestión de procesos de ingeniería de producción; EDA para placa de circuito impreso (PCB) y el circuito de esquemas para ingenieros electrónicos; Aplicaciones de MRO para la gestión de mantenimiento; y Software AEC para la ingeniería civil.
En los últimos años el uso de software de computadora para ayudar en el desarrollo de los bienes ha llegado colectivamente a ser conocido como Product Lifecycle Management (PLM).
Ingeniería en un contexto social
La ingeniería es un tema que va desde grandes colaboraciones a pequeños proyectos individuales. Casi todos los proyectos de ingeniería están en deuda con algún tipo de organismo de financiación: una empresa, un conjunto de inversores, o un gobierno. Los pocos tipos de ingeniería que están mínimamente restringido por tales cuestiones son pro bono ingeniería y ingeniería de diseño abierto.
Por su ingeniería propia naturaleza está ligada con la sociedad y el comportamiento humano. Todo producto o de construcción utilizado por la sociedad moderna se han visto influenciados por el diseño de ingeniería. Diseño de ingeniería es una herramienta muy poderosa para realizar cambios en el medio ambiente, la sociedad y la economía, y su aplicación trae consigo una gran responsabilidad, como el representado por muchos de los Códigos de Instituciones de Ingeniería de la práctica y la ética . Mientras que la ética médica es un campo bien establecido con considerable consenso, la ingeniería de la ética está mucho menos desarrollada, y los proyectos de ingeniería puede ser objeto de una gran controversia. Sólo unos pocos ejemplos de esto en diferentes disciplinas de la ingeniería son el desarrollo de armas nucleares , la presa de las Tres Gargantas , el diseño y el uso de Vehículos utilitarios deportivos y la extracción de aceite. Hay una tendencia cada vez mayor entre las empresas de ingeniería occidentales para promulgar grave Empresas corporativas y políticas de responsabilidad social, pero muchas no tienen estos.
La ingeniería es un factor clave del desarrollo humano. África subsahariana en particular, tiene una muy pequeña capacidad de ingeniería que se traduce en muchas naciones africanas que son incapaces de desarrollar la infraestructura fundamental sin ayuda exterior. El logro de muchos de los Desarrollo del Milenio requiere el logro de suficiente capacidad de ingeniería para desarrollar la infraestructura y el desarrollo tecnológico sostenible. Todas las ONG de desarrollo y de socorro en el extranjero hacen un uso considerable de ingenieros de aplicar soluciones en escenarios de desastres y desarrollo. Una serie de organizaciones benéficas como objetivo utilizar la ingeniería directamente por el bien de la humanidad:
- Ingenieros sin Fronteras
- Ingenieros contra la Pobreza
- Ingenieros registrados de Ayuda para Desastres
- Ingenieros para un Mundo Sostenible
Presencia Cultural
La ingeniería es una profesión muy respetada. Por ejemplo, en Canadá se ubica como una de las profesiones de mayor confianza del público.
A veces, la ingeniería ha sido visto como un campo un poco seco, sin interés en la cultura popular , y también ha sido pensado para ser el dominio de nerds. Por ejemplo, el personaje de dibujos animados Dilbert es un ingeniero. Una de las dificultades en el aumento de la conciencia pública de la profesión es que la gente común, en la ejecución típica de la vida ordinaria, no vuelven a tener ningún trato personal con los ingenieros, a pesar de que se benefician de su trabajo todos los días. Por el contrario, es común visitar a un médico al menos una vez al año, el contador público en la temporada de impuestos, y, en ocasiones, incluso un abogado.
Esto no siempre ha sido así - la mayoría de los escolares británicos en la década de 1950 fueron criados con agitación cuentos de 'los ingenieros victorianos', el principal de los cuales eran el Brunels , los Stephenson , Telford y sus contemporáneos.
En Los ingenieros de la ciencia ficción se retratan a menudo como individuos altamente capacitados y respetables que entienden las abrumadoras tecnologías futuras menudo retratados en el género. Los Star Trek caracteres Montgomery Scott, Geordi La Forge, Miles O'Brien, B'Elanna Torres, y Charles Tucker son ejemplos famosos.
De vez en cuando, los ingenieros pueden ser reconocidas por el " Anillo de Hierro. "- Un anillo de acero inoxidable o hierro se usa en el dedo meñique de la mano dominante Esta tradición comenzó en 1925 en Canadá por El ritual de la llamada de un ingeniero como un símbolo de orgullo y obligación de la profesión de ingeniero. Algunos años después, en 1972 esta práctica fue adoptada por varias universidades de los Estados Unidos. Los miembros de los EE.UU. Orden del Ingeniero aceptar este anillo como compromiso de defender la orgullosa historia de la ingeniería. La Nombre del ingeniero profesional puede ser seguido por la letras post-nominales PE o P. Eng en América del Norte. En gran parte de Europa un ingeniero profesional se denota por las letras IR, mientras que en el Reino Unido y gran parte de la Commonwealth el término Ingeniero colegiado aplica y se representa por las letras Ceng.
Las relaciones con otras disciplinas
Ciencia
Los científicos estudian el mundo tal como es; ingenieros crean el mundo que nunca ha sido.- Theodore von Karman
Existe una superposición entre las ciencias y la práctica de la ingeniería; en ingeniería, uno aplica la ciencia. Ambas áreas de la actividad se basan en la observación precisa de materiales y fenómenos. Ambos utilizan las matemáticas y los criterios de clasificación para analizar y comunicar observaciones. Se espera que los científicos a interpretar sus observaciones y hacer recomendaciones de expertos para la acción práctica en base a esas interpretaciones. Los científicos también pueden tener que completar las tareas de ingeniería, tales como el diseño de aparatos o la construcción de prototipos experimentales. Por el contrario, en el proceso de desarrollo de ingenieros de la tecnología se encuentran a veces explorando nuevos fenómenos, por lo tanto llegar a ser, por el momento, los científicos.
En el libro ¿Qué Ingenieros saber y cómo ellos lo saben, Walter Vincenti afirma que la investigación en ingeniería tiene un carácter diferente a la de la investigación científica. En primer lugar, a menudo se ocupa de las áreas en las que la base física y / o química se conocen bien, pero los mismos problemas son demasiado complejos para resolver de manera exacta. Ejemplos son el uso de aproximaciones numéricas a las ecuaciones de Navier-Stokes para describir el flujo aerodinámico sobre una aeronave, o el uso de La regla de Miner para calcular daños por fatiga. En segundo lugar, la investigación en ingeniería emplea muchos métodos semi-empíricos que son ajenos a la investigación científica pura, un ejemplo es el método de variación de parámetros.
Como se ha indicado por Fung et al. en la revisión del texto de ingeniería clásica, Fundamentos de Mecánica de Sólidos,
"La ingeniería es bastante diferente de la ciencia. Los científicos tratan de comprender la naturaleza. Los ingenieros tratan de hacer cosas que no existen en la naturaleza. Los ingenieros subrayan invención. Consagrar un invento del ingeniero debe poner su idea en términos concretos, y el diseño de algo que la gente puede utilice. Ese algo puede ser un dispositivo, un aparato, un material, un método, un programa de computación, un experimento innovador, una nueva solución para un problema, o una mejora en lo que se existente. Desde un diseño tiene que ser concreto, se debe tener su geometría, dimensiones y números característicos. Casi todos los ingenieros que trabajan en los nuevos diseños de encontrar que no tienen toda la información necesaria. Muy a menudo, se ven limitados por el conocimiento científico insuficiente. Así que estudiar matemáticas, física, química, biología y la mecánica. A menudo tienen que añadir a las ciencias relacionadas con su profesión. Así ingeniería nacen las ciencias ".
Medicina y Biología
El estudio del cuerpo humano, aunque desde diferentes direcciones y con diferentes propósitos, es un importante vínculo común entre la medicina y algunas disciplinas de ingeniería. Medicina pretende mantener, mejorar y incluso sustituir las funciones de la cuerpo humano, si es necesario, mediante el uso de la tecnología . La medicina moderna puede reemplazar varias de las funciones del cuerpo a través de la utilización de órganos artificiales y puede alterar significativamente la función del cuerpo humano a través de dispositivos artificiales tales como, por ejemplo, implantes en el cerebro y marcapasos. Los campos de Bionics y Bionics médicos están dedicados al estudio de los implantes sintéticos relacionados con los sistemas naturales. Por el contrario, algunas disciplinas de la ingeniería ven el cuerpo humano como una máquina biológica digno de estudio, y se dedican a emular muchas de sus funciones mediante la sustitución de la biología con la tecnología. Esto ha llevado a campos como inteligencia artificial, redes neuronales, la lógica difusa, y robótica. También hay interacción interdisciplinaria sustanciales entre la ingeniería y la medicina.
Ambos campos ofrecen soluciones a los problemas del mundo real. Esto a menudo requiere avanzar antes de fenómenos se comprenden en un sentido científico más riguroso y, por tanto, la experimentación y la conocimiento empírico es una parte integral de ambos. Medicina, en parte, estudia la función del cuerpo humano. El cuerpo humano, como una máquina biológica, tiene muchas funciones que pueden ser modelados utilizando métodos de ingeniería. El corazón, por ejemplo, funciones mucho como una bomba, el esqueleto es como una estructura ligada con palancas, el cerebro produce señales eléctricas etc. Estas similitudes, así como la creciente importancia y aplicación de los principios de ingeniería en Medicina, condujeron al desarrollo del campo de ingeniería biomédica que utiliza conceptos desarrollados en ambas disciplinas.
Ramas nuevos de la ciencia, como La biología de sistemas, están adaptando las herramientas analíticas utilizadas tradicionalmente para la ingeniería, tales como el modelado de sistemas y análisis computacional, a la descripción de los sistemas biológicos.
Arte
Hay conexiones entre la ingeniería y el arte; ellos son directos en algunos campos, por ejemplo, la arquitectura , arquitectura del paisaje y diseño industrial (incluso en la medida en que estas disciplinas a veces pueden ser incluidos en una Universidad de Facultad de Ingeniería); e indirecta en otros. La Instituto de Arte de Chicago, por ejemplo, realizó una exposición sobre el arte de la NASA diseño aeroespacial 's. Diseño del puente de Robert Maillart es percibido por algunos como haber sido deliberadamente artística. En el Universidad del Sur de Florida, un profesor de ingeniería, a través de una subvención con la Fundación Nacional de Ciencias, ha desarrollado un curso que conecta arte y la ingeniería. Entre las figuras históricas famosas de Leonardo Da Vinci es un conocido del Renacimiento artista e ingeniero, y un buen ejemplo de la nexo entre el arte y la ingeniería.
Otros campos
En la ciencia política la ingeniería término se ha prestado para el estudio de los temas de La ingeniería social y Ingeniería política, que se ocupan de la formación política y estructuras sociales utilizando metodología de ingeniería junto con la ciencia política los principios.
