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3.2: Al ingeniero es humano

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    Las antiguas pirámides son una maravilla de la ingeniería. La gran pirámide fue la estructura artificial más alta del mundo durante casi cuatro mil años.

    La ingeniería es un esfuerzo humano. Los humanos se han dedicado a la ingeniería para satisfacer sus necesidades siempre y cuando hayan tenido necesidades. Inventamos e innovamos cuando nos enfrentamos a problemas, necesidades y deseos. Las invenciones existen y continúan siendo creadas para satisfacer nuestras necesidades de la vida diaria, como el acceso al agua, la energía, el transporte y el entretenimiento. Petroski (2004) dijo: “Hacer las cosas es una actividad tan antigua como la civilización, y hacer cosas siempre nuevas es parte de ser humano”. Nuestras vidas están impregnadas de inventos tecnológicos que los humanos han diseñado (Figura anterior). Sin embargo, la naturaleza fundamental de la ingeniería o lo que hacen los ingenieros no es el conocimiento cotidiano. Por ejemplo, muchos de nosotros no estamos familiarizados con los principios básicos utilizados para construir los sistemas que entregan agua, gas o electricidad a nuestros hogares.

    La ingeniería es el diseño, análisis y creación de cosas prácticas y útiles en nuestras vidas. En su esencia, la ingeniería incorpora el diseño. El diseño, en pocas palabras, es crear algo que no ha existido antes. Los ingenieros ayudan a diseñar, crear o cambiar casi todo lo que encontramos en nuestras vidas, incluyendo lo que sentimos, comemos, vemos y escuchamos.

    En esta sección, consideramos varios logros de ingeniería diferentes que han cambiado drásticamente la forma en que vivimos hoy en día. Luego consideramos el impacto de la ingeniería en la sustentabilidad de los recursos naturales, y nos enfocamos brevemente en un recurso muy importante: el agua.

    Las necesidades humanas son satisfechas por ingeniería

    Para mantenerse con vida, los humanos y los animales solo necesitan lo básico de agua, comida y refugio. Además de estos conceptos básicos, los animales, y en ocasiones los humanos, también, necesitan protección de otros animales que son depredadores. En su mayor parte, sin embargo, los humanos hoy en día no tienen que preocuparse por convertirse en alimento para otros animales. Aunque necesitamos agua, comida, ropa y refugio, no muchos de nosotros traemos agua de un pozo o de un río; cultivamos o matamos nuestra propia comida; hacemos nuestra propia tela y cosemos ropa; o construimos nuestras propias casas con nuestras propias manos. No hacemos esto por nuestra cuenta porque la gente ha inventado productos, herramientas y sistemas para hacerlo por nosotros, lo que nos permite pasar tiempo productivo de otras maneras.

    Preferimos hacer algo más que averiguar cómo llevar agua potable a nuestros hogares, cultivar, criar aves de corral, hacer telas y coser ropa, o construir casas. Esto es posible gracias a todas las personas ante nosotros que crearon inventos que satisficieron sus necesidades y nuestras. Estos inventos van desde la tecnología básica del arado o la rueda hasta las tecnologías avanzadas actuales que nos permiten administrar y sostener nuestros recursos naturales o dedicarnos a la exploración espacial. Las necesidades y deseos humanos han sido atendidos a lo largo del tiempo por logros de ingeniería que han transformado e impactado significativamente nuestras vidas, especialmente en los últimos cien años.

    La Academia Nacional de Ingeniería (NAE) ha identificado los veinte principales logros de ingeniería del siglo XX; estos logros están documentados en el libro de Constable y Somerville (2003) y en la página web (http://www.greatachievements.org/). Estos logros se describen con más detalle en el capítulo Naturaleza de la Ingeniería. Estos logros incluyen muchas de las tecnologías que usamos todos los días y que pueden dar por sentadas.

    Uno de estos logros que consideraremos con más detalle en este capítulo es el suministro y distribución de agua. El agua es vital para nuestras vidas. Cuando encendemos el grifo de nuestra cocina y el agua potable limpia fluye del grifo, rara vez hacemos una pausa para pensar cómo llegó esa agua (Figura a continuación). Sin embargo, entregar agua potable a su hogar, escuela u oficina requiere un sistema avanzado de instalaciones de tratamiento y distribución. Imagina tu vida sin plomería interior. Sin embargo, incluso en el mundo actual, hay muchos que viven sin acceso a agua corriente, inodoros, bañeras o duchas. Mantener la calidad del agua y distribuir el agua a las personas donde viven son desafíos atemporales. Es importante recordar que el agua no solo es necesaria para nuestra supervivencia básica; en el mundo actual el agua se utiliza para muchos otros fines que sustentan nuestra forma de vida.

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    La mayoría de las personas en Estados Unidos tienen la suerte de tener agua potable segura.

    Sustentabilidad de ingeniería para nuestro futuro

    Las proyecciones actuales predicen que la población humana de la tierra rondará los 9 mil millones en 2050. Para el año 3000 se prevé que la población mundial duplique la de los 6.600 millones de habitantes actuales. Se prevé que la mayor parte de este incremento esperado se concentre en las naciones en desarrollo de África, Asia y América Latina. Satisfacer las necesidades más básicas de esta futura población significa un estrés cada vez mayor en nuestro medio ambiente y recursos naturales limitados. Esto significa una mayor producción y consumo de bienes y servicios y una mayor demanda de tierra, energía y materiales (NRC, 1999). Si bien los logros de ingeniería del siglo pasado han aumentado el nivel de vida en los países desarrollados, el reto del futuro es aliviar la pobreza y elevar el nivel de vida de todos en este planeta al tiempo que se mantienen nuestros recursos naturales.

    Al considerar los logros de ingeniería del pasado, también debemos considerar sus consecuencias no deseadas en nuestras vidas y nuestro planeta. Debemos preguntarnos: ¿Cuáles son los impactos sociales, económicos y ambientales de nuestros logros de ingeniería? Muchas decisiones de ingeniería no se pueden tomar sin tener en cuenta los sistemas naturales y artificiales cercanos, porque los sistemas de ingeniería contemporáneos pueden afectar el medio ambiente lejos en el futuro. Existe una fuerte necesidad de reducir el riesgo y el nivel de perturbaciones no deseadas para los recursos naturales y nuestro mundo artificial asociado con los sistemas de ingeniería.

    Según el Consejo Nacional de Recursos (NRC, 1999): “El desarrollo sustentable—la conciliación de los objetivos de desarrollo de la sociedad con sus límites ambientales a largo plazo— es el enfoque conceptual más reciente que vincula las aspiraciones colectivas de los pueblos del mundo por la paz, la libertad, la mejora de la vida condiciones y un ambiente sano”. Los ingenieros tienen la obligación de satisfacer las necesidades básicas de todos los humanos en materia de agua, nutrición, energía, saneamiento y salud, así como la protección de los recursos del planeta, incluida nuestra diversidad cultural y natural.

    Agua

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    El agua cubre el 71% de la superficie de la Tierra. Esta fotografía del hielo polar y los océanos de la Tierra fue tomada por la sonda espacial Galileo.

    El siguiente apartado se centra en una de las necesidades humanas básicas: el agua. El agua es una sustancia común. Su fórmula química de H2O es ampliamente conocida. Es un recurso natural vivificante. El setenta y uno por ciento de la superficie terrestre está cubierta de agua, la mayor parte de la cual es agua salada (Figura anterior). El agua es esencial para la mayoría de los organismos en la Tierra. Por ejemplo, 50− 70% de un cuerpo humano está compuesto por agua.

    El agua es una de las pocas sustancias en el planeta Tierra que se pueden encontrar de forma natural en los tres estados: sólido (hielo), líquido (agua) y gas (vapor de agua). Una diferencia significativa entre estos estados es la densidad de cada estado. (Densidad aquí se refiere a lo cerca que están las moléculas de agua entre sí. La masa de agua dentro de un volumen específico determina la densidad del agua.) El estado vapor es menos denso, mientras que el estado líquido es más denso; el estado sólido (hielo) es menos denso que el estado líquido. El agua tibia es menos densa que el agua fría. Por lo tanto, el agua de calefacción y refrigeración afecta su densidad.

    El agua es un muy buen disolvente para muchos compuestos. Por lo tanto, casi no existe agua pura en la naturaleza; la mayor parte del agua contiene sustancias disueltas. Después de que el agua cae a la tierra en forma de precipitación, disuelve las sustancias del suelo y las rocas. Esto lleva, por ejemplo, al agua dura, que es agua que tiene magnesio y calcio disueltos en ella. La próxima vez que compres agua embotellada, lee la etiqueta. Quizás descubras, para tu sorpresa, que tu agua pura de manantial no es meramente H2O, sino que también contiene productos químicos. De hecho, la etiqueta en su agua embotellada puede incluso enumerar los químicos y sus cantidades. La mayor parte del agua que bebes tiene iones en ella. Esos iones en el agua la hacen ácida o básica. El pH del agua es una medida de su acidez o alcalinidad; El índice de pH está relacionado con la cantidad de iones de hidrógeno libres en el agua.

    El agua es un recurso natural y sostenerla para las poblaciones futuras es un reto importante que requerirá ingeniería creativa. El agua es utilizada por la industria, la agricultura y los hogares. En muchos lugares de Norteamérica, las personas tienen acceso a toda el agua potable que necesitan. Sin embargo, hay muchos lugares en el mundo donde el suministro de agua es limitado. La mayoría de los usos del agua en realidad disminuyen la calidad del agua; esto es cierto para el agua que se usa en muchos procesos industriales, así como el agua utilizada por los humanos.

    Nuestra familia, nuestra comunidad, nuestra cultura, nuestra zona geográfica y la economía predominante a menudo influyen en nuestros valores con respecto al agua. Por ejemplo, si eres de un área agrícola, donde tu sustento depende de la disponibilidad de agua para tus necesidades agrícolas, puedes calificar el valor o significado del agua para tu propia vida más alto que alguien cuyo medio de vida se construye alrededor de una industria del entretenimiento como dirigir un cine múltiplex.

    Actividad

    Tómate unos minutos para considerar los diversos usos del agua que has encontrado en tu vida. Saca un bolígrafo y papel y enumera tantos usos para el agua como puedas. Compara tu lista con la de otra persona. ¿En qué se diferencian? ¿Qué tienen en común?

    Preguntas de revisión

    Las siguientes preguntas te ayudarán a evaluar tu comprensión de esta sección. Puede haber una, dos, tres o incluso cuatro respuestas correctas a cada pregunta. Para demostrar su comprensión, debe encontrar todas las respuestas correctas.

    1. La tecnología se refiere a
      1. computadoras, software y periféricos de computadora
      2. cambiar el mundo natural para satisfacer las necesidades
      3. herramientas utilizadas por ingenieros para diseñar sistemas
      4. cursos de preingeniería realizados en secundaria
    2. Al mirar los problemas a gran escala, los ingenieros deben enfocarse en
      1. los aspectos científicos
      2. aspectos éticos
      3. aspectos económicos
      4. aspectos legales
    3. Ingeniería
      1. comenzó como una invención del siglo XX
      2. siempre ha sido una actividad humana
      3. es un campo desarrollado por primera vez en Europa
      4. comenzó con Alexander Graham Bell
    4. Los ingenieros ayudan a diseñar cosas que son
      1. práctico y útil en nuestras vidas
      2. Únicamente útil para los científicos
      3. demasiado especializado para ser útil
      4. no práctico ni económico
    5. Uno de los mayores retos de la ingeniería es
      1. elevar el nivel de vida mientras se utilizan los recursos naturales
      2. mantener el mismo nivel de vida mientras se mantienen los recursos naturales
      3. mantener el mismo nivel de vida mientras se utilizan los recursos naturales
      4. elevar el nivel de vida mientras se mantienen los recursos naturales
    6. Las decisiones de ingeniería deben tomar en consideración
      1. sistemas internos
      2. sistemas naturales
      3. sistemas hechos por el hombre
      4. sistemas futuros
    7. El desarrollo sustentable está vinculado a
      1. necesidades básicas
      2. libertad
      3. nutrición
      4. paz mundial
    8. ¿Cuál de estos influye en nuestros valores con respecto al agua?
      1. cultura
      2. costo
      3. limpieza
      4. familia
    9. Los logros de ingeniería pueden tener
      1. consecuencias equivocadas
      2. consecuencias poco realistas
      3. sin consecuencias
      4. consecuencias no deseadas
    10. Cuando usamos agua,
      1. disminuir su calidad
      2. aumentar su calidad
      3. no afectan su calidad
      4. mejorar su calidad

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