Ingeniería civil

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Ingeniería civil
Ingeniería civil
√Āreas del saber f√≠sica, qu√≠mica, c√°lculo, geograf√≠a y geolog√≠a
Campo de aplicaci√≥n infraestructuras, obras hidr√°ulicas y de transporte, constructoras, hidroel√©ctricas y centrales t√©rmicas, siderometal√ļrgicas, asesor√≠a y consultor√≠a, urbanismo, cooperativas y gestoras de viviendas, sector de la energ√≠a, seguridad y higiene, impacto ambiental

La ingeniería civil es una rama de la Ingeniería, que aplica los conocimientos de física, química, cálculo, geografía y geología a la elaboración de infraestructuras, obras hidráulicas y de transporte. La denominación "civil" se debe a su origen diferenciado de la ingeniería militar.

Tiene tambi√©n un fuerte componente organizativo que logra su aplicaci√≥n en la administraci√≥n del ambiente urbano principalmente, y frecuentemente rural; no s√≥lo en lo referente a la construcci√≥n, sino tambi√©n, al mantenimiento, control y operaci√≥n de lo construido, as√≠ como en la planificaci√≥n de la vida humana en el ambiente dise√Īado desde esta misma. Esto comprende planes de organizaci√≥n territorial tales como prevenci√≥n de desastres, control de tr√°fico y transporte, manejo de recursos h√≠dricos, servicios p√ļblicos, tratamiento de basuras y todas aquellas actividades que garantizan el bienestar de la humanidad que desarrolla su vida sobre las obras civiles constru√≠das y operadas por ingenieros.

Contenido

√Āreas del conocimiento

Obra civil: Excavadora trabajando.

Los conocimientos necesarios para ejercer de ingeniero civil son:

  • conocimientos y bases tanto de geometr√≠a como todo tipo de c√°lculos y manipulaciones matem√°ticas que sean aplicables en problemas de ingenier√≠a.
  • Conocimientos de c√°lculo de esfuerzos y deformaciones en estructuras ante diferentes acciones (comportamiento de las vigas de un puente ante el paso de un tren, de una presa ante la presi√≥n hidrost√°tica del agua que retiene, de una zapata al transmitir el peso de la estructura que sustenta al terreno.)
  • Conocimientos de los materiales que se utilizar√°n en la ejecuci√≥n de la obra (resistencia, peso, envejecimiento, etc.).
  • Conocimientos del comportamiento del terreno ante las solicitudes de las estructuras que se apoyen en √©l (capacidad portante, estabilidad ante dichas solicitaciones, etc.).
  • Conocimientos de Hidrolog√≠a para el c√°lculo de avenidas o caudales para el dise√Īo de presas o azudes, dimensionamiento de luces de puentes, etc.
  • Conocimiento de t√©cnicas de c√°lculo de aforos para el dimensionamiento de las carreteras, etc.
  • Conocimientos de est√©tica, de historia, de arte, del paisaje, etc.
  • En Espa√Īa, al igual que en Francia y Per√ļ, conocimientos de urbanismo y de ordenaci√≥n del territorio, que le permiten comprender las fuertes implicaciones territoriales y de ordenaci√≥n poblacional que suponen las grandes obras de infraestructura.
  • Y, por supuesto, conocimiento de los procedimientos, t√©cnicas y maquinaria necesarios para la aplicaci√≥n de los conocimientos anteriores.

En general, existe un gran n√ļmero de posibles soluciones t√©cnicas para un mismo problema y muchas veces ninguna de ellas es claramente preferible a otra. Es la labor de un Ingeniero Civil conocer todas ellas para descartar las menos adecuadas y estudiar √ļnicamente aquellas m√°s prometedoras, ahorrando as√≠ tiempo y dinero. Es tambi√©n labor del Ingeniero Civil el conocimiento de las posibles formas de ejecuci√≥n de la soluci√≥n adoptada o de la maquinaria disponible para ello. Debe, adem√°s, tener los conocimientos necesarios para evaluar los posibles problemas que se puedan presentar en la obra y adoptar la decisi√≥n correcta, considerando, entre otros, aspectos de car√°cter social y medio ambiental.

Por todo ello, además de una sólida formación, es vital en la labor de un Ingeniero Civil una dilatada experiencia laboral, que le permita reconocer a simple vista el problema y adoptar soluciones que hayan demostrado su fiabilidad en el pasado.

En Espa√Īa, se puede acceder a los estudios de Ingenier√≠a Civil a trav√©s de las titulaciones universitarias de Ingenier√≠a de Caminos, Canales y Puertos e Ingenier√≠a T√©cnica de Obras P√ļblicas, siendo los egresados de estos estudios los que tienen las competencias descritas en el apartado siguiente. Asimismo, estas profesiones est√°n reguladas por los respectivos colegios profesionales: Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos y Colegio de Ingenieros T√©cnicos de Obras P√ļblicas.

Campos de aplicación

Obra civil: construcci√≥n de un falso t√ļnel en Burgos.

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

Las obras hidr√°ulicas:

La intervención sobre problemas de estabilidad del terreno.

Las estructuras que componen las obras anteriores.

En general, las obras de Ingenier√≠a 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 a√Īos.

Debido al elevado coste de los trabajos que se acometen (pi√©nsese en el coste de una autov√≠a o de una l√≠nea de ferrocarril) buena parte de los trabajos que se realizan son para el Estado, o bien para grandes compa√Ī√≠as que pretenden la explotaci√≥n de una infraestructura a largo plazo (autopistas y t√ļneles de peaje, compa√Ī√≠as de ferrocarril, etc√©tera). Sin embargo, sus t√©cnicas son tambi√©n aplicadas para obras semejantes a las anteriores pero de m√°s peque√Īa escala, como podr√≠an ser:

  • La contenci√≥n de un terreno dif√≠cil en la excavaci√≥n para la cimentaci√≥n de un edificio.
  • La ejecuci√≥n de la estructura de un edificio.
  • El dise√Īo y ejecuci√≥n de los sistemas de distribuci√≥n de agua potable y alcantarillado de una peque√Īa poblaci√≥n (incluyendo las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP), equipos de bombeo, estaciones de depuraci√≥n de aguas residuales (EDAR), etc.
  • El dise√Īo y urbanizaci√≥n de las calles de una peque√Īa poblaci√≥n

Además, son también competencia de un Ingeniero Civil:

  • La planificaci√≥n, dise√Īo y control de los sistemas de transporte urbano, incluyendo el dise√Īo de intercambiadores y la creaci√≥n de nuevas l√≠neas o modificaci√≥n de las existentes.
  • Adopci√≥n de nuevos sistemas de transporte que no existan en ese momento, como l√≠neas de metro o metro ligero (m√°s com√ļnmente conocido como tranv√≠a).
  • Planificaci√≥n, ejecuci√≥n y administraci√≥n de plantas de tratamiento o incineraci√≥n de residuos y vertederos.
  • Labores auxiliares de ingenier√≠a (control de calidad, ensayos de laboratorio, supervisi√≥n 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.

Historia

La ingeniería civil es la aplicación de los principios físicos y científicos, y su historia está estrechamente vinculada a los avances en el conocimiento de la física y las matemáticas a través de la historia. Debido a que el campo de aplicación de la ingeniería civil es muy amplio, incluyendo varias subdisciplinas, su historia está relacionada con el estudio y la comprensión de estructuras, ciencia de materiales, geografía, geología, suelos, hidrología, medio ambiente, mecánica y otros campos.

En la antig√ľedad y en la edad media, la mayor√≠a de las construcciones de obras arquitect√≥nicas se llev√≥ a cabo por los artesanos, como alba√Īiles y carpinteros, pasando a ser maestro de obras. El conocimiento se mantuvo en los gremios y rara vez cambiado por los avances que iban ocurriendo. Estructuras, caminos y la infraestructura existente era repetitiva, e incrementaba en escala. [1]

Uno de los primeros ejemplos del uso de la f√≠sica y las matem√°ticas aplicables al uso de la ingenier√≠a civil es el trabajo de Arqu√≠medes en siglo III a.C., incluyendo el principio de Arqu√≠medes y la soluci√≥n al bombeo de agua gracias al tornillo que invent√≥. Brahmagupta, un matem√°tico indio, utiliz√≥ la aritm√©tica en el siglo VII d.C., basado en la numeraci√≥n ar√°biga-hind√ļ, para el c√°lculo del volumen de excavaciones.[2]

Ramas de la ingeniería civil

El t√≠tulo de Ingeniero Civil permite profundizar en los estudios y conocimientos de los procedimientos constructivos propios de la obra civil, recibiendo una formaci√≥n con clara orientaci√≥n pr√°ctica, inherente al quehacer diario del ingeniero t√©cnico, de manera que, al graduarse, el profesional sea vers√°til y pueda desenvolverse r√°pidamente en el terreno laboral. Son estos profesionales quienes se ocupan de la organizaci√≥n de obras civiles, de los procedimientos y maquinaria de construcci√≥n necesarios para las obras y de los materiales que deben utilizarse en ellas. Las actividades profesionales de un Ingeniero Civil pueden extenderse a la infraestructura de los transportes, caminos, aeropuertos o ferrocarriles, aplicando en cada caso la tecnolog√≠a y estructura conveniente. El profesional graduado estar√° capacitado para la elaboraci√≥n de proyectos de construcci√≥n, gesti√≥n de obra civil y asesor√≠a, incorporando a los procedimientos tradicionales el uso y aplicaci√≥n de las nuevas tecnolog√≠as para la adaptaci√≥n ambiental de la obra. As√≠ mismo, el plano laboral se extiende al ejercicio libre de la profesi√≥n en el campo privado, atendiendo a empresas privadas, consultoras, etc.; as√≠ como en el p√ļblico (administraciones locales, auton√≥micas y estatales), la ense√Īanza y la investigaci√≥n.

Ingeniería Estructural

Obra Civil: Construcción de una presa en Navarra.
Artículo principal: Ingeniería Estructural

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.), procurando un estado de servicio mínimo al menor costo posible.

Ingeniería Geotécnica

Artículo principal: Ingeniería geotécnica

La ingenier√≠a geot√©cnica se encarga de estimar la resistencia entre part√≠culas de la corteza terrestre de distinta naturaleza, granulometr√≠a, humedad, cohesi√≥n, y de las propiedades de los suelos en general, con el fin de asegurar la interacci√≥n del suelo con la estructura. Adem√°s realiza el dise√Īo de la cimentaci√≥n o soporte para edificios, puentes, etc.

Ingeniería Hidráulica (también conocida como ingeniería de recursos de agua)

Artículo principal: Ingeniería hidráulica

La ingeniería hidráulica 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, potabilización, 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 maquinas hidráulicas.

Ingeniería de Transporte e Infraestructura Vial

Concepto de Ingeniería de Transportes y Vías:

Se entiende por Ingeniería de Transportes y Vías, 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 de Transportes y Vías, es una especialidad de la profesión de ingeniería, basada en la aplicación de las ciencias físicas, matemáticas, la técnica y en general el ingenio, en beneficio de la humanidad.

  • Planificaci√≥n del transporte
  • Econom√≠a del transporte
  • Dise√Īo y mantenimiento de pavimentos
  • Dise√Īo de v√≠as ciclistas urbanas
  • Dise√Īo geom√©trico de carreteras
  • Dise√Īo de estacionamientos

Gerencia e Ingeniería de Construcción

Es la rama de la ingeniería civil que se encarga de realizar las estimaciones de cuanto costará determinado proyecto, del tiempo que tardará en realizarse una obra, de tramitar los permisos correspondientes al momento de iniciar un proyecto, de elaborar contratos entre propietario e ingeniero, de realizar inspecciones para corroborar que todo se haga de acuerdo a los planos y especificaciones predeterminados, de realizar el calendario de actividades por el cual se regirá el contratista para realizar la obra, de realizar la gerencia del proyecto entre otros aspectos.

La Gerencia de Construcción no es difícil, pero tiene sus exigencias. En ella se requieren personas inteligentes que tengan:

  1. Habilidad de trabajar en equipo.
  2. Visión clara del proceso.

@ Sistemas que les faciliten el manejo de los detalles.

Trabajar bien con las demás personas es esencial: independientemente de lo brillante que podamos ser, las cosas van a salir mal si los demás no desean nuestro éxito y nuestro éxito esta íntimamente ligado al éxito del proyecto.

El hecho de ser inteligente constituye una buena ayuda, pero generalmente, la gente inteligente prefiere manejar conceptos y delegar los detalles a los demás. En la Gerencia de Construcción se requieren ambas cualidades: inteligencia para manejar los conceptos generales de la conducción del proyecto y diligencia para estar al pendiente de todos los detalles.

La Gerencia de Proyecto debe ayudarse de las computadoras, estas pueden encargarse de organizar y manejar los detalles, pero es el hombre el que plantea los problemas, el que juzga y el que produce los resultados, línea por línea, partida por partida.

Praxis de la Ingeniería Civil

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 recopilaci√≥n de los datos necesarios para el dise√Īo de una soluci√≥n a dicha necesidad, datos que pueden ser topogr√°ficos (medici√≥n de la superficie real del terreno), hidrol√≥gicos (pluviometr√≠a de una cuenca, caudal de un r√≠o, etc.), estad√≠sticos (aforos de las carreteras o calles existentes, densidades de poblaci√≥n), etc√©tera.

Para esta finalidad los dise√Īos de las obras y sistemas m√°s complejos se hacen en varias etapas. La primera etapa denominada de pre-factibilidad, se encarga de analizar el mayor n√ļmero de soluciones posibles. Es en esta etapa en la cual los organismos competentes decidir√°n por ejemplo: el emplazamiento de un puerto, el trazado general de una carretera o tomar√°n la decisi√≥n respecto a si construir una v√≠a f√©rrea 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 multidisciplinar de t√©cnicos, donde adem√°s de ingenieros civiles participan ingenieros el√©ctricos, mec√°nicos, ge√≥logos, economistas, soci√≥logos, ecologistas. Como resultado de esta fase se escogen 2 √≥ 3 soluciones para detallarlas en la etapa siguiente.

En la siguiente etapa, llamada factibilidad t√©cnico- econ√≥mica, ya se avanza mucho en los detalles constructivos, en la determinaci√≥n de los costos, en el cronograma de construcci√≥n y en el flujo de caja necesario para la ejecuci√≥n de la obra. En esta etapa tienen mucho peso las investigaciones de campo para detectar dificultades espec√≠ficas relacionadas con la geolog√≠a de las √°reas en las que se intervendr√°, y se detallar√°n los impactos ambientales, incluyendo tanto la parte f√≠sica como la bi√≥tica y la social. En general es en esta fase que se escoge la soluci√≥n definitiva, que ser√° detallada en la etapa de dise√Īo definitivo o proyecto ejecutivo.

El edificio Alto Río, de 20 pisos, Concepción, colapsó producto del terremoto de Chile de 2010, tras uno de los sísmos 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 Administraci√≥n no la ejecuta, sino que sus ingenieros elaboran un anteproyecto que es sacado a subasta p√ļblica. Entonces son los ingenieros de las diferentes empresas constructoras los que, a partir de las prescripciones t√©cnicas del anteproyecto, elaboran diferentes alternativas. Las alternativas ofrecidas por las constructoras pueden ser muy distintas al anteproyecto y entre s√≠, pues cada empresa hace uso de la maquinaria y procedimientos que le son m√°s conocidos, y la Administraci√≥n elegir√° la m√°s barata de las opciones que cumplan las exigencias.

Los ingenieros que lleven a cabo la obra no tienen por qu√© ser (ni, generalmente, son) los que la hayan dise√Īado. La empresa constructora puede decidir tambi√©n subcontratar 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 hormig√≥n‚Ķ) cada una con su correspondiente departamento de Ingenier√≠a 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 pretensada o la ejecución de un firme, son trabajos rutinarios que no implican cambios significativos en el proyecto.

Véase también

Referencias

  1. ‚ÜĎ Saouma, Victor E.. University of Colorado. (ed.): ¬ęLecture notes in Structural Engineering¬Ľ (en ingl√©s). Consultado el 4 de febrero de 2011.
  2. ‚ÜĎ Colebrook, Henry Thomas. ¬ęAlgebra with arithemtic and mensuration¬Ľ (en ingl√©s). Consultado el 4 de febrero de 2011.

Wikimedia foundation. 2010.

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