Ingeniero civil
Definición
La ingeniería civil es una disciplina de ingeniería profesional que se ocupa del diseño, la construcción y el mantenimiento del entorno físico y construido naturalmente, incluyendo obras como carreteras, puentes, canales, presas, aeropuertos, sistemas de alcantarillado, tuberías y ferrocarriles. La ingeniería civil se divide tradicionalmente en varias subdisciplinas. Se considera la segunda disciplina de ingeniería más antigua después de la ingeniería militar, y se define para distinguir la ingeniería no militar de la ingeniería militar. La ingeniería civil tiene lugar en el sector público, desde los gobiernos municipales hasta los nacionales, y en el sector privado, desde los propietarios individuales hasta las empresas internacionales.
Historia de la profesión de ingeniería civil
La ingeniería ha sido un aspecto de la vida desde los comienzos de la existencia humana. La práctica más antigua de la ingeniería civil puede haber comenzado entre 4000 y 2000 aC en el antiguo Egipto, la civilización del valle del Indo y Mesopotamia (antiguo Irak) cuando los humanos comenzaron a abandonar una existencia nómada, creando la necesidad de construir un refugio. Durante este tiempo, el transporte se volvió cada vez más importante y condujo al desarrollo de la rueda y la navegación.
Hasta los tiempos modernos no había una distinción clara entre la ingeniería civil y la arquitectura, y el término ingeniero y arquitecto eran principalmente variaciones geográficas que se refieren a la misma ocupación, y que a menudo se usan indistintamente. La construcción de pirámides en Egipto (circa 2700-2500 aC) fueron algunas de las primeras instancias de construcciones de grandes estructuras. Otras construcciones antiguas de ingeniería civil histórica incluyen el sistema de gestión de agua Qanat (el más antiguo tiene más de 3000 años y más de 71 km), el Partenón de Iktinos en la antigua Grecia (447-438 aC), la Vía Apia de los ingenieros romanos (c. 312 aC), la Gran Muralla de China por el general Meng T'ien bajo las órdenes del emperador Ch'in Shih Huang Ti (c. 220 aC) y las estupas construidas en la antigua Sri Lankalike el Jetavanaramaya y las extensas obras de riego en Anuradhapura.
En el siglo XVIII, el término ingeniería civil fue acuñado para incorporar todo lo civil en oposición a la ingeniería militar. El primer ingeniero civil autoproclamado fue John Smeaton, quien construyó el Faro Eddystone. En 1771, Smeaton y algunos de sus colegas formaron la Sociedad Smeatonian de Ingenieros Civiles, un grupo de líderes de la profesión que se reunieron informalmente durante la cena. Aunque había evidencia de algunas reuniones técnicas, era poco más que una sociedad social.
En 1818 se fundó la Institución de Ingenieros Civiles en Londres, y en 1820 el eminente ingeniero Thomas Telford se convirtió en su primer presidente. La institución recibió una Carta Real en 1828, reconociendo formalmente la ingeniería civil como una profesión. Su carta definió la ingeniería civil como:
Historia de la educación de ingeniería civil
La primera universidad privada para enseñar ingeniería civil en los Estados Unidos fue la Universidad de Norwich, fundada en 1819 por el capitán Alden Partridge. El primer grado en ingeniería civil en los Estados Unidos fue otorgado por el Instituto Politécnico Rensselaer en 1835. El primer título de este tipo otorgado a una mujer fue otorgado por la Universidad de Cornell a Nora Stanton Blatch en 1905.
En el Reino Unido durante principios del siglo XIX, la división entre ingeniería civil e ingeniería militar (servida por la Real Academia Militar, Woolwich), junto con las demandas de la Revolución Industrial, generó nuevas iniciativas de educación en ingeniería: la Clase de Ingeniería Civil y Minería. fue fundado en King's College London en 1838, principalmente como respuesta al crecimiento del sistema ferroviario y la necesidad de ingenieros más calificados, el Colegio privado para ingenieros civiles en Putney se estableció en 1839, y se estableció la primera Cátedra de Ingeniería del Reino Unido. en la Universidad de Glasgow en 1840.
Historia de la ingeniería civil
La ingeniería civil es la aplicación de principios físicos y científicos para resolver los problemas de la sociedad, y su historia está intrincadamente vinculada a los avances en la comprensión de la física y las matemáticas a lo largo de la historia. Debido a que la ingeniería civil es una profesión de amplio alcance, que incluye varias subdisciplinas especializadas, su historia está vinculada al conocimiento de las estructuras, la ciencia de los materiales, la geografía, la geología, los suelos, la hidrología, el medio ambiente, la mecánica y otros campos.
A lo largo de la historia antigua y medieval, la mayoría del diseño arquitectónico y la construcción fue llevada a cabo por artesanos, como albañiles y carpinteros, llegando a ser el maestro de obras. El conocimiento fue retenido en los gremios y rara vez suplantado por los avances. Las estructuras, los caminos y la infraestructura que existían eran repetitivos, y los aumentos de escala eran incrementales.
Uno de los primeros ejemplos de un enfoque científico de los problemas físicos y matemáticos aplicables a la ingeniería civil es el trabajo de Arquímedes en el siglo III aC, incluido el Principio de Arquímedes, que sustenta nuestra comprensión de la flotabilidad y soluciones prácticas como el tornillo de Arquímedes. Brahmagupta, un matemático indio, usó la aritmética en el siglo VII dC, basada en números hindúes-arábigos, para cálculos de excavación (volumen).
Ingeniero civil
Educación y licencia
Los ingenieros civiles generalmente poseen un título académico en ingeniería civil. La duración del estudio es de tres a cinco años, y el título completo se designa como licenciatura en tecnología o licenciatura en ingeniería. El plan de estudios generalmente incluye clases de física, matemáticas, gestión de proyectos, diseño y temas específicos en ingeniería civil. Después de tomar cursos básicos en la mayoría de las subdisciplinas de ingeniería civil, se especializan en una o más subdisciplinas en niveles avanzados. Mientras que un título universitario (BEng / BSc) normalmente proporciona a los estudiantes exitosos con la calificación acreditada por la industria, algunas instituciones académicas ofrecen títulos de postgrado (MEng / MSc), que permiten a los estudiantes especializarse aún más en su área de interés particular.
En la mayoría de los países, una licenciatura en ingeniería representa el primer paso hacia la certificación profesional, y un organismo profesional certifica el programa de grado. Después de completar un programa de título certificado, el ingeniero debe cumplir una serie de requisitos (incluidos los requisitos de experiencia laboral y examen) antes de obtener la certificación. Una vez certificado, el ingeniero es designado como ingeniero profesional (en los Estados Unidos, Canadá y Sudáfrica), ingeniero colegiado (en la mayoría de los países de la Commonwealth), ingeniero profesional colegiado (en Australia y Nueva Zelanda) o ingeniero europeo ( en la mayoría de los países de la Unión Europea). Existen acuerdos internacionales entre organismos profesionales relevantes para permitir a los ingenieros practicar a través de las fronteras nacionales.
Los beneficios de la certificación varían según la ubicación. Por ejemplo, en los Estados Unidos y Canadá, "solo un ingeniero profesional con licencia puede preparar, firmar y sellar, y enviar planos de ingeniería y dibujos a una autoridad pública para su aprobación, o sellar el trabajo de ingeniería para clientes públicos y privados". Este requisito se aplica según la ley provincial, como la Ley de Ingenieros de Quebec.
No se ha promulgado ninguna legislación de este tipo en otros países, incluido el Reino Unido. En Australia, la licencia estatal de ingenieros se limita al estado de Queensland. Casi todos los organismos certificadores mantienen un código de ética que todos los miembros deben cumplir.
Los ingenieros deben obedecer las leyes contractuales en sus relaciones contractuales con otras partes. En los casos en que falla el trabajo de un ingeniero, puede estar sujeto a la ley de responsabilidad extracontractual por negligencia y, en casos extremos, a cargos penales. El trabajo de un ingeniero también debe cumplir con muchas otras normas y reglamentos, como los códigos de construcción y la legislación ambiental.
Subdisciplinas
Hay una serie de subdisciplinas dentro del amplio campo de la ingeniería civil. Los ingenieros civiles en general trabajan estrechamente con topógrafos e ingenieros civiles especializados para diseñar nivelación, drenaje, pavimento, suministro de agua, servicio de alcantarillado, represas, suministro eléctrico y de comunicaciones. La ingeniería civil general también se conoce como ingeniería de sitio, una rama de la ingeniería civil que se centra principalmente en la conversión de un tramo de tierra de un uso a otro. Los ingenieros del sitio pasan tiempo visitando los sitios del proyecto, reuniéndose con las partes interesadas y preparando planes de construcción. Los ingenieros civiles aplican los principios de ingeniería geotécnica, ingeniería estructural, ingeniería ambiental, ingeniería de transporte e ingeniería de construcción a proyectos residenciales, comerciales, industriales y de obras públicas de todos los tamaños y niveles de construcción.
Ingeniería costera
La ingeniería costera se ocupa de la gestión de las zonas costeras. En algunas jurisdicciones, los términos defensa marítima y protección costera significan defensa contra inundaciones y erosión, respectivamente. El término defensa costera es el término más tradicional, pero la gestión costera se ha vuelto más popular a medida que el campo se ha expandido a técnicas que permiten la erosión para reclamar tierras.
Ingeniería en Construcción
La ingeniería de construcción implica la planificación y ejecución, el transporte de materiales, el desarrollo del sitio basado en la ingeniería hidráulica, ambiental, estructural y geotécnica. Como las empresas de construcción tienden a tener mayor riesgo comercial que otros tipos de empresas de ingeniería civil, los ingenieros de la construcción suelen realizar más transacciones comerciales, por ejemplo, redactar y revisar contratos, evaluar operaciones logísticas y controlar los precios de los suministros.
Ingeniería Sísmica
La ingeniería de terremotos implica el diseño de estructuras para resistir las exposiciones peligrosas a los terremotos. La ingeniería de terremotos es una subdisciplina de la ingeniería estructural. Los principales objetivos de la ingeniería de terremotos son comprender la interacción de las estructuras en el terreno inestable; prever las consecuencias de posibles terremotos; y diseñar, construir y mantener estructuras para realizar en un terremoto de acuerdo con los códigos de construcción.
Ingeniería Ambiental
La ingeniería ambiental es el término contemporáneo para la ingeniería sanitaria, aunque la ingeniería sanitaria tradicionalmente no incluía gran parte de la gestión de residuos peligrosos y el trabajo de remediación ambiental cubierto por la ingeniería ambiental. La ingeniería de salud pública y la ingeniería de salud ambiental son otros términos que se utilizan.
La ingeniería ambiental se ocupa del tratamiento de desechos químicos, biológicos o térmicos, la purificación de agua y aire y la remediación de sitios contaminados después de la eliminación de desechos o la contaminación accidental. Entre los temas cubiertos por la ingeniería ambiental se encuentran el transporte de contaminantes, la purificación del agua, el tratamiento de aguas residuales, la contaminación del aire, el tratamiento de desechos sólidos y la gestión de desechos peligrosos. Los ingenieros ambientales administran la reducción de la contaminación, la ingeniería ecológica y la ecología industrial. Los ingenieros ambientales también recopilan información sobre las consecuencias ambientales de las acciones propuestas.
Ingeniería forense
La ingeniería forense es la investigación de materiales, productos, estructuras o componentes que fallan o no funcionan o funcionan según lo previsto, causando lesiones personales o daños a la propiedad. Las consecuencias de la falla se tratan en la ley de responsabilidad del producto. El campo también trata sobre procesos y procedimientos de retroceso que conducen a accidentes en la operación de vehículos o maquinaria. El tema se aplica más comúnmente en casos de derecho civil, aunque puede ser de utilidad en casos de derecho penal. En general, el propósito de una investigación de ingeniería forense es localizar la causa o las causas de la falla con el fin de mejorar el rendimiento o la duración de un componente, o para ayudar a un tribunal a determinar los hechos de un accidente. También puede implicar la investigación de reclamos de propiedad intelectual, especialmente patentes.
Ingeniería geotécnica
La ingeniería geotécnica estudia la roca y el suelo que respaldan los sistemas de ingeniería civil. El conocimiento del campo de la ciencia del suelo, la ciencia de los materiales, la mecánica y la hidráulica se aplica de forma segura y económica a los cimientos de diseño, muros de contención y otras estructuras. Los esfuerzos ambientales para proteger las aguas subterráneas y mantener de manera segura los vertederos han generado una nueva área de investigación llamada ingeniería geoambiental.
La identificación de las propiedades del suelo presenta desafíos para los ingenieros geotécnicos. Las condiciones de contorno a menudo están bien definidas en otras ramas de la ingeniería civil, pero a diferencia del acero o el concreto, las propiedades del material y el comportamiento del suelo son difíciles de predecir debido a su variabilidad y limitación en la investigación. Además, el suelo exhibe una resistencia no lineal (dependiente del estrés), rigidez y dilatancia (cambio de volumen asociado con la aplicación de tensión de cizalladura), lo que hace que el estudio de la mecánica del suelo sea aún más difícil. Los ingenieros geotécnicos frecuentemente trabajan con geólogos profesionales y científicos de suelos.
Ciencia e Ingeniería de los Materiales
La ciencia de los materiales está estrechamente relacionada con la ingeniería civil. Estudia las características fundamentales de los materiales y trata con cerámicas tales como hormigón y mezclas de concreto asfáltico, metales fuertes como aluminio y acero, y polímeros termoendurecibles que incluyen polimetilmetacrilato (PMMA) y fibras de carbono.
La ingeniería de materiales implica protección y prevención (pinturas y acabados). Alloying combina dos tipos de metales para producir otro metal con propiedades deseadas. Incorpora elementos de física aplicada y química. Con la reciente atención de los medios sobre nanociencia y nanotecnología, la ingeniería de materiales ha estado a la vanguardia de la investigación académica. También es una parte importante de la ingeniería forense y el análisis de fallas.
Ingeniería estructural
La ingeniería estructural se ocupa del diseño estructural y el análisis estructural de edificios, puentes, torres, pasos elevados (overpass), túneles, estructuras off shore como campos de petróleo y gas en el mar, aeroestructuras y otras estructuras. Esto implica identificar las cargas que actúan sobre una estructura y las fuerzas y tensiones que surgen dentro de esa estructura debido a esas cargas, y luego diseñar la estructura para soportar y resistir con éxito esas cargas. Las cargas pueden ser peso propio de las estructuras, otra carga muerta, cargas vivas, carga en movimiento (rueda), carga de viento, carga sísmica, carga por cambio de temperatura, etc. El ingeniero estructural debe diseñar estructuras seguras para sus usuarios y para lograr cumplen la función para la que están diseñados (para ser útiles)) Debido a la naturaleza de algunas condiciones de carga, han surgido subdisciplinas dentro de la ingeniería estructural, que incluyen ingeniería eólica e ingeniería sísmica.
Las consideraciones de diseño incluirán la resistencia, la rigidez y la estabilidad de la estructura cuando esté sujeta a cargas que pueden ser estáticas, como muebles o peso propio, o dinámicas, como cargas de viento, sísmicas, de multitudes o de vehículos, o transitorias, como temporales cargas de construcción o impacto. Otras consideraciones incluyen costo, constructabilidad, seguridad, estética y sostenibilidad.
Encuesta
Encuesta es el proceso por el cual un topógrafo mide ciertas dimensiones que ocurren en o cerca de la superficie de la Tierra. Los equipos topográficos, como los niveles y los teodolitos, se utilizan para medir con precisión la desviación angular, las distancias horizontal, vertical y de pendiente. Con la informatización, la medición electrónica de distancia (EDM), las estaciones totales, el levantamiento GPS y el escaneo láser han suplantado en gran medida a los instrumentos tradicionales. Los datos recopilados por medición de encuesta se convierten en una representación gráfica de la superficie de la Tierra en forma de un mapa. Esta información es luego utilizada por ingenieros civiles, contratistas y agentes inmobiliarios para diseñar, construir y comerciar, respectivamente. Los elementos de una estructura deben dimensionarse y ubicarse en relación entre sí y con los límites del sitio y las estructuras adyacentes. Aunque la topografía es una profesión distinta con calificaciones y acuerdos de licencia por separado, los ingenieros civiles están capacitados en los aspectos básicos de topografía y cartografía, así como en los sistemas de información geográfica. Los topógrafos también diseñan las rutas de los ferrocarriles, las vías del tranvía, las carreteras, las carreteras, los oleoductos y las calles, y colocan otras infraestructuras, como los puertos, antes de la construcción.
- Agrimensura
En los Estados Unidos, Canadá, el Reino Unido y la mayoría de los países de la Commonwealth, la topografía de la tierra se considera una profesión separada e independiente. Los agrimensores no se consideran ingenieros y tienen sus propias asociaciones profesionales y requisitos de licencia. Los servicios de un agrimensor autorizado generalmente se requieren para encuestas de límites (para establecer los límites de una parcela usando su descripción legal) y planes de subdivisión (una parcela o mapa basado en una encuesta de una parcela de tierra, con líneas fronterizas dibujadas dentro del una parcela más grande para indicar la creación de nuevas líneas fronterizas y caminos), que en general se conocen como levantamientos catastrales.
- Levantamiento de la construcción
El levantamiento de la construcción generalmente es realizado por técnicos especializados. A diferencia de los agrimensores, el plan resultante no tiene estatus legal. Los topógrafos de construcción realizan las siguientes tareas:
- Examinar las condiciones existentes del sitio de trabajo futuro, incluida la topografía, los edificios e infraestructuras existentes y la infraestructura subterránea cuando sea posible;
- "diseño" o "replanteo": colocación de puntos de referencia y marcadores que guiarán la construcción de nuevas estructuras, como carreteras o edificios;
- Verificar la ubicación de las estructuras durante la construcción;
- Levantamiento As-Built: una encuesta realizada al final del proyecto de construcción para verificar que el trabajo autorizado se completó de acuerdo con las especificaciones establecidas en los planes.
Ingeniería de Transporte
La ingeniería de transporte se ocupa de mover personas y bienes de manera eficiente, segura y de una manera propicia para una comunidad vibrante. Esto implica especificar, diseñar, construir y mantener una infraestructura de transporte que incluya calles, canales, autopistas, sistemas ferroviarios, aeropuertos, puertos y transporte público. Incluye áreas como diseño de transporte, planificación de transporte, ingeniería de tráfico, algunos aspectos de ingeniería urbana, teoría de colas, ingeniería de pavimentos, Intelligent Transportation System (ITS) y gestión de infraestructura.
Ingeniería municipal o urbana
Ingeniería municipal se preocupa por la infraestructura municipal. Esto implica especificar, diseñar, construir y mantener calles, aceras, redes de suministro de agua, alcantarillas, alumbrado público, gestión y eliminación de desechos sólidos municipales, depósitos de almacenamiento para diversos materiales a granel utilizados para mantenimiento y obras públicas (sal, arena, etc.) , parques públicos e infraestructura ciclista. En el caso de redes subterráneas de servicios públicos, también puede incluir la parte civil (conductos y cámaras de acceso) de las redes de distribución local de servicios eléctricos y de telecomunicaciones. También puede incluir la optimización de la recolección de residuos y las redes de servicio de autobuses. Algunas de estas disciplinas se superponen con otras especialidades de ingeniería civil, sin embargo, la ingeniería municipal se centra en la coordinación de estas redes y servicios de infraestructura. ya que a menudo se construyen simultáneamente y son administradas por la misma autoridad municipal. Los ingenieros municipales también pueden diseñar las obras civiles del sitio para edificios grandes, plantas industriales o campus (es decir, vías de acceso, estacionamientos, suministro de agua potable, tratamiento o pretratamiento de aguas residuales, drenaje del sitio, etc.)
Ingeniería de recursos hídricos
La ingeniería de recursos hídricos se ocupa de la recolección y gestión del agua (como recurso natural). Como disciplina, combina elementos de hidrología, ciencia ambiental, meteorología, conservación y gestión de recursos. Esta área de ingeniería civil se relaciona con la predicción y el manejo de la calidad y la cantidad de agua tanto en los recursos subterráneos (acuíferos) como en la superficie (lagos, ríos y arroyos). Los ingenieros de recursos hídricos analizan y modelan áreas muy pequeñas a muy grandes de la tierra para predecir la cantidad y el contenido de agua a medida que fluye hacia, a través o fuera de una instalación. Aunque el diseño real de la instalación puede dejarse a otros ingenieros.
La ingeniería hidráulica se refiere al flujo y transporte de fluidos, principalmente agua. Esta área de ingeniería civil está íntimamente relacionada con el diseño de tuberías, red de suministro de agua, instalaciones de drenaje (incluidos puentes, presas, canales, alcantarillas, diques, alcantarillas pluviales) y canales. Los ingenieros hidráulicos diseñan estas instalaciones utilizando los conceptos de presión de fluido, estática de fluidos, dinámica de fluidos e hidráulica, entre otros.
Sistemas de ingeniería civil
Los sistemas de ingeniería civil son una disciplina que promueve el uso del pensamiento sistémico para gestionar la complejidad y el cambio en la ingeniería civil dentro de su contexto público más amplio. Postula que el desarrollo adecuado de la infraestructura de ingeniería civil requiere una comprensión holística y coherente de las relaciones entre todos los factores importantes que contribuyen a proyectos exitosos, mientras que al mismo tiempo enfatiza la importancia de la atención a los detalles técnicos. Su propósito es ayudar a integrar todo el ciclo de vida del proyecto de ingeniería civil desde la concepción, pasando por la planificación, el diseño, la fabricación y el funcionamiento hasta la clausura.
Asociaciones de ingeniería civil
- Sociedad Americana de Ingenieros Civiles
- Sociedad Canadiense de Ingeniería Civil
- Chartered Institution of Civil Engineering Surveyors
- Instituto de investigación de ingeniería sísmica
- Ingenieros Australia
- Federación Europea de Asociaciones Nacionales de Ingeniería
- Federación Internacional de Ingenieros Consultores
- Sociedad geotécnica india
- Institución de Ingenieros Civiles
- Institución de Ingenieros Estructurales
- Instituto de Ingeniería (Nepal)
- Sociedad Internacional de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica (ISSMGE)
- Institución de ingenieros, Bangladesh
- Institución de Ingenieros (India)
- Institución de ingenieros de Irlanda
- Instituto de Ingenieros de Transporte
- Consejo de Ingeniería de Pakistán
- Instituto Filipino de Ingenieros Civiles
- Junta de investigación de transporte