6.4: Ingeniería en la Europa Medieval y Renacentista

Los períodos medieval y renacentista en Europa abarcan el tiempo desde aproximadamente el 500 d.C. hasta el 1600 d.C. La vida en la Europa medieval a menudo se ha caracterizado como la “edad oscura”, lo que da la impresión de que no hubo avances en tecnología o ingeniería. En algunos aspectos, esta caracterización es correcta. Por ejemplo, las elaboradas obras de agua creadas por los romanos para abastecer de agua potable a sus ciudades no se duplicaron en las ciudades medievales europeas. Tampoco las alcantarillas sanitarias. Así, las enfermedades transmitidas por el agua fueron un problema recurrente en muchas de estas ciudades. Sin embargo, en otros aspectos esta caracterización no es correcta. Durante este tiempo se desarrollaron varios conceptos y técnicas de ingeniería importantes que sentaron las bases para un rápido avance tecnológico durante la Revolución Industrial. Los ingenieros desarrollaron técnicas para construir edificios asombrosos, incluyendo catedrales y castillos. Los ingenieros también mejoraron los diseños de los barcos, haciendo posible la exploración europea del resto del mundo. El desarrollo de la imprenta y la tecnología de tipo asociado, así como el desarrollo de la perspectiva lineal y técnicas de dibujo de ingeniería, permitieron la alfabetización y comunicación de la información. Consideramos estos avances en esta sección.

Edificios

Un área en la que la ingeniería logró avances significativos fue la construcción de catedrales, castillos y otras grandes estructuras. Las catedrales se construyeron en toda Europa a partir del siglo IV y continuando hasta el presente. En la Europa medieval se construyeron catedrales de estilo románico (en los siglos X y XI) y posteriormente en estilo gótico (en los siglos XII al XVI). Los edificios románicos se caracterizan por paredes gruesas, arcos redondos y grandes torres. Los edificios góticos se caracterizan por paredes más delgadas con grandes ventanales, arcos apuntados y contrafuertes voladores. Diversos avances tecnológicos hicieron posible la catedral gótica. Los contrafuertes voladores transfieren las fuerzas gravitacionales de techos y pisos superiores a pilares externos; esto permitió que las paredes fueran delgadas con grandes ventanales. Además, el uso de arcos puntiagudos y bóvedas acanaladas traslada fuerzas a columnas en lugar de a los muros.

La fachada oeste de la catedral de Notre Dame de París.

Arbotantes voladores en la catedral de Notre Dame de París.

La primera imagen (Figura arriba) muestra la fachada oeste de la catedral de Notre Dame de París. Observe los arcos puntiagudos y los grandes ventanales. La figura anterior muestra los contrafuertes voladores que ayudan a sostener el techo de la catedral. La construcción de la catedral se inició en 1163, y el edificio no se terminó hasta 1345.

Maestros albañiles dirigieron la construcción de estas catedrales y otros edificios. Maestros albañiles supervisaron a grandes grupos de trabajadores. Eran los ingenieros estructurales de su época y, cuando trabajaban en proyectos militares, en realidad se les llamaba ingenieros. Tenían una buena comprensión de la geometría y la aritmética. Sin embargo, no contaban con la teoría de ingeniería utilizada hoy en día por los ingenieros estructurales (una comprensión matemática de cómo se transfieren las cargas en las estructuras, así como las características y fortalezas de los materiales de construcción). En cambio, a menudo usaban reglas generales, que se habían desarrollado a partir de la experiencia adquirida por generaciones anteriores. A menudo, estas reglas generales llevaban a errores, y a menudo se alteraban los planes para corregirlos.

Buques

Otro aspecto en el que la ingeniería logró avances significativos en la Europa medieval fue el diseño y construcción de veleros. En Escandinavia, el longship vikingo alcanzó el apogeo de su desarrollo durante la Edad Media. Estos barcos eran muy rápidos; se utilizaban para transportar carga así como transportar expediciones vikingas de incursiones a largas distancias. Los barcos largos tenían una sola masa que estaba amañada con una vela cuadrada.

El avance de los veleros en la Europa medieval, especialmente en España y Portugal, sentó las bases para la exploración y colonización europeas en América del Norte y del Sur y África. Los dos tipos de veleros que tuvieron mayor impacto en esta exploración fueron la carabela y la carraca. Una carabela es una nave pequeña, altamente maniobrable, con dos o tres mástiles como se muestra en la figura de abajo. Una carraca es un barco más grande con tres o cuatro mástiles y velas cuadradas; era lo suficientemente grande como para transportar una cantidad significativa de carga y ser estable en largos viajes oceánicos. La segunda imagen (Figura abajo) muestra una carraca. La pequeña flota de Cristóbal Colón (1451—1506) que navegaba hacia el Nuevo Mundo consistía en una carraca (la Santa María) y dos carabelas (Pinta y Nina).

Una carabela es una pequeña nave altamente maniobrable con dos o tres mástiles.

El Santa María al Ancla, un cuadro de la Santa María de Andries van Eertvelt hacia 1628; el Santa María era un carrack.

Tipo movible

Un tercer avance en la Edad Media, que al principio no puede ser reconocido como ingeniería, fue el desarrollo de un sistema de impresión que utilizaba tipo móvil. La tecnología para imprimir libros y ponerlos a disposición a un precio que un gran segmento de la población puede permitirse es uno de los avances más significativos de la historia. El desarrollo de esta tecnología se ha denominado “el avance técnico que facilitó cada avance tecnológico que le siguió” (Derry y Williams, 1961). A Johannes Gutenberg (alrededor de 1400—1468) a menudo se le atribuye el desarrollo del tipo móvil; sin embargo, este desarrollo, similar a muchos avances de ingeniería antes y después, no fue realizado por una sola persona que trabajaba de manera aislada. Más bien, Gutenberg combinó varios procesos que ya se habían desarrollado de manera novedosa para imprimir libros; sus métodos fueron mejorados aún más por quienes lo siguieron. Su genio era combinar la fundición tipo, la tinta y una imprenta en un sistema que pudiera producir libros en masa.

Antes del desarrollo del tipo móvil en el siglo XV, casi todos los libros fueron copiados a mano. Un escriba trabajó laboriosamente para crear una copia de un libro, a menudo requiriendo un año entero para crearlo. Estos libros escritos a mano eran tan caros que sólo los muy ricos podían pagarlos. El tipo móvil probablemente se inventó por primera vez en Asia. El tipo bronce estaba en uso en Corea y China a principios del siglo XV. En Europa se grabaron placas de cobre para producir naipes e ilustraciones; esta práctica estaba bien establecida a mediados del siglo XV. El tipo de madera se utilizó en la década de 1420 en los Países Bajos.

Johannes Gutenberg era platero en Maguncia, Alemania. Probablemente estaba al tanto de estos avances previos en imprenta y tipografía. En 1426, Gutenberg comenzó a imprimir con letras de metal fundido individualmente; cada letra estaba en la superficie de un bloque. Él fundió estas letras usando metal tipo, una aleación de plomo, estaño y antimonio. Desde hace tiempo se pensó que los bloques de letras se formaban utilizando troqueles (moldes) de metal blando, de manera que en todos los bloques de una letra dada, la forma de letra sería idéntica. Sin embargo, el análisis moderno sugiere que la forma de cada letra se inscribió individualmente en arcilla y luego se fundió, de manera que cada bloque para una letra dada era sutilmente diferente. Para mecanografiar una página de texto, los bloques de letras se organizaron en filas de texto, y luego las filas se organizaron en páginas. Este proceso se ilustra en la siguiente figura. Una vez que la página estaba tipografiada (un proceso laborioso que podría tomar un día entero para una sola página), se podía entintar e imprimir tantas veces como fuera necesario para crear copias de una página en particular en un libro.

Tenga en cuenta que la creación de libros y otro material requirió tanto de tecnología para la composición tipográfica como de tecnología para la impresión. La composición tipográfica es el proceso de organizar letras y otros contenidos (por ejemplo, ilustraciones y dibujos) en el patrón deseado, mientras que la impresión es el proceso de obtener la tinta sobre el papel en el patrón deseado.

Escriba bloques dispuestos en filas.

En 1455, Gutenberg utilizó este sistema para imprimir la Biblia. Se cree que imprimió alrededor de 180 ejemplares. Las imágenes (Figuras abajo y abajo) muestran esta Biblia.

Una biblia de Gutenberg.

Una vista cercana de una página de la biblia de Gutenberg. El texto negro se imprimió usando la imprenta; luego, se agregaron las decoraciones rojas a mano.

Los métodos de Gutenberg fueron inmensamente exitosos, y fueron ampliamente copiados y mejorados. Para 1480, casi todas las grandes ciudades europeas tenían al menos una imprenta. Venecia surgió como la capital imprenta de Europa. Estas primeras impresoras diseñaron muchas fuentes que son muy similares a las que se usan hoy en día.

Perspectiva y Dibujo Técnico

Uno de los principales avances de ingeniería del Renacimiento fue el desarrollo de la perspectiva lineal y la invención de varios métodos de dibujo técnico, incluyendo dibujos recortados, dibujos en despiece y vistas giradas. Puede que no quede claro por qué estas técnicas son avances tan significativos. Sin embargo, estas técnicas de dibujo hicieron posible que los ingenieros estudiaran sistemas mecánicos y edificios sin la necesidad de modelos tridimensionales; dado que un dibujo bidimensional normalmente se puede crear mucho más rápido que un modelo tridimensional, las nuevas capacidades de dibujo aceleraron enormemente el ritmo en el que se pudieran realizar trabajos de ingeniería. Estas capacidades también mejoraron la capacidad de ingenieros y científicos para comunicar ideas y conceptos. Así, ayudaron a impulsar la transformación de la ingeniería de usar reglas generales y experiencia acumulada a una disciplina basada en principios científicos y teoría.

A varios artistas-ingenieros renacentistas se les atribuye el desarrollo de la perspectiva y técnicas de dibujo técnico. Filippo Brunelleschi (1377—1446) fue un destacado arquitecto del Renacimiento; diseñó y supervisó la construcción de la cúpula de la Catedral de Florencia. Se le atribuye el desarrollo de una comprensión geométrica de la perspectiva hacia 1420; su comprensión de la perspectiva fue rápidamente adoptada por artistas renacentistas. También inventó varias máquinas de construcción para ayudar en los ambiciosos proyectos de construcción de edificios que supervisó.

Mariano di Iacopo (1382—alrededor de 1458), conocido como Taccola (el cuervo), creó dos libros de dibujos de dispositivos mecánicos. Inventó formas primitivas del corte y vistas explosionadas. En una vista recortada, porciones de un objeto que bloquean la vista de la región de interés se cortan o eliminan para que se pueda ver la región de interés. En una vista despiezada, los componentes de un conjunto se dibujan separados entre sí para que se pueda ver cada componente y su relación con los demás.

Leonardo da Vinci (1452—1519) es el más conocido de estos artistas-ingenieros renacentistas. Utilizó el dibujo y el texto juntos para realizar experimentos de pensamiento en muchas áreas de la ingeniería y la ciencia. Estos experimentos de pensamiento incluyen el diseño de una máquina voladora similar a un helicóptero, un tanque militar y un puente. da Vinci desarrolló la forma de un cuaderno de ingeniería o científico que se utiliza para apoyar el proceso de diseño de ingeniería o investigación científica. La siguiente figura muestra el diseño de una ballesta gigante que da Vinci creó.

Dibujo del diseño de una ballesta gigante creada por Leonardo da Vinci.