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Control y Automatizacin de Procesos Ing. Oscar De La Cruz Rodrguez

Escuela de Ingeniera en Industrias Alimentarias

LECTURA 01

TEMA: INGENIERIA E INDUSTRIA

La ingeniera es el desarrollo y aplicacin del conocimiento cientfico y tecnolgico para satisfacer las necesidades de la sociedad, dentro de los condicionantes fsicos, econmicos, humanos y culturales MIT Engineering School

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El estudio de la ingeniera es la plataforma mediante la cual puede mejorarse

todo sistema. Uno de los objetivos fundamentales de un ingeniero, consiste en

adaptar la tecnologa para ofrecer soluciones que satisfagan necesidades

humanas. Esto generalmente implica construir o disear un dispositivo que

alcance una meta que anteriormente no pudo alcanzar, o que no fue finalizada

tan rpida, exacta o con la seguridad que se deseaba.

La Ingeniera es la disciplina y profesin que aplica los conocimientos tcnicos y

cientficos y utiliza las leyes naturales y los recursos fsicos, con el fin de disear

e implementar materiales, estructuras, mquinas, dispositivos, sistemas y

procesos para alcanzar un objetivo deseado, pero que cumpla con los criterios

especificados.

La ingeniera es la aplicacin de la ciencia en la conversin ptima de los

recursos naturales para uso de la humanidad. Este campo del conocimiento ha

sido definido por el Consejo de Ingenieros para el Desarrollo Profesional

Engineers Council for Professional Development (ECPD)-, de los Estados

Unidos, como la aplicacin creativa de los "principios cientficos para disear o

desarrollar estructuras, mquinas, aparatos o procesos de fabricacin, utilizados

por separado o en combinacin, para la realizacin de diversas obras; para

construir o explotar los recursos con plena conciencia de su diseo; para

pronosticar su comportamiento en determinadas condiciones de funcionamiento,

y dems aspectos como economa de funcionamiento y seguridad para las

personas y la propiedad".

La ingeniera es un arte que requiere del juicio necesario para la adaptacin del

conocimiento a usos prcticos, de la imaginacin para concebir soluciones

originales a problemas concretos, y de la habilidad de predecir el desempeo y

el costo de nuevos procesos. Cualquiera que sea el caso, es importante

reconocer que la ingeniera es distinta de los temas fundamentales sobre ciencia

y matemticas.

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La amplia gama de disciplinas de la ingeniera abarca una serie de subdisciplinas

ms especializadas, cada uno con una atencin ms especfica sobre

determinados campos de aplicacin y reas especficas de la tecnologa.

CIENCIA E INGENIERIA

La funcin del cientfico es saber, mientras que la del ingeniero es hacer. El

cientfico aade al proceso la verificacin y sistematizacin del conocimiento del

mundo fsico, el ingeniero aplica ese conocimiento para solucionar los problemas

prcticos. La ingeniera se basa principalmente en la fsica, la qumica, las

matemticas y dems extensiones como la ciencia de los materiales, los slidos,

la mecnica de fluidos, la termodinmica, la transferencia y tasa de procesos y

anlisis de sistemas.

A diferencia del cientfico, el ingeniero no es libre para elegir el problema que le

interesa, debe resolver los problemas que vayan surgiendo y su solucin debe

satisfacer las necesidades en conflicto. Por lo general, la eficacia cuesta dinero,

y al sumarle la seguridad y la complejidad para mejorar el rendimiento, se

aumenta mucho ms ese valor. La ingeniera debe presentar una solucin ptima

que, como resultado final y teniendo en cuenta muchos factores, sea la ms

deseable. Puede ser la ms fiable dentro de un determinado lmite de costo, la

ms simple que satisfaga ciertos requisitos de seguridad o la ms eficiente para

un determinado costo. En muchos problemas de ingeniera los costos sociales

son importantes.

Los ingenieros emplean dos tipos de recursos naturales: materiales y energa.

Los materiales son tiles debido a sus propiedades: fuerza, facilidad de

fabricacin, ligereza, durabilidad, capacidad para aislar o conducir sus

propiedades qumicas, elctricas o acsticas. Importantes fuentes de energa

son los combustibles fsiles (carbn, petrleo, gas), el viento, la luz del sol, la

cada de agua y la fisin nuclear. Dado que la mayora de los recursos son

limitados, el ingeniero debe proponerse as mismo el continuo desarrollo de

nuevos recursos, as como la utilizacin eficiente de los existentes.

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El ingeniero debe ser capaz de identificar y comprender las limitaciones

(disponibilidad de recursos materiales, humanos, tcnicos y econmicos), as

como los requisitos (utilidad, seguridad, costo, esttica) aplicables al objeto o

sistema que pretende disear y construir. A partir de ese conjunto de exigencias,

y utilizando sus conocimientos de las ciencias fsicas, qumicas, matemticas,

econmicas adems de su experiencia, el ingeniero propone soluciones adecuadas al problema planteado. En la mayora de los casos la solucin no ser

nica, por lo que ser necesario evaluar las diferentes opciones para escoger la

ptima.

HISTORIA DE LA INGENIERIA

El concepto de ingeniera ha existido desde tiempos remotos, y se ha concebido

en invenciones fundamentales como la polea, la palanca y la rueda. Cada una

de estas invenciones es coherente con la definicin moderna de la ingeniera: la

explotacin de los principios bsicos de mecnica para desarrollar herramientas

tiles y objetos.

Las palabras engine e ingenious se derivan de la misma raz latina: ingenerare,

que significa "crear". El verbo Ingls engine significa "contribuir." Por lo tanto, las

mquinas para la guerra como catapultas, puentes flotantes y torres de asalto,

en su diseo, fueron contribucin de ingenieros militares. La contrapartida de los

militares fue el ingeniero civil, quien aplica bsicamente el mismo conocimiento

y habilidades para el diseo de edificios, calles, suministro de agua, sistemas de

alcantarillado y otros proyectos.

El trmino ingeniera en s tiene una etimologa mucho ms reciente, se deriva

de la palabra engineer, que a su vez se remonta a 1.325 cuando un engineer (literalmente alguien que opera un motor), se refera originalmente a "un constructor de motores militares". En el contexto actual es obsoleta, "engine" se

refiere a una mquina militar, es decir, un dispositivo mecnico utilizado en la

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guerra (por ejemplo, una catapulta). La palabra "engine" tiene un origen ms

antiguo, ya que en ltima instancia se derivan del latn ingenium (1.250), que

significa "cualidad innata, especialmente desde el poder mental, por lo tanto, una

invencin inteligente".

Luego, cuando el diseo de estructuras civiles tales como puentes y edificios, fue

madurando como una disciplina tcnica, el trmino ingeniera civil entr en el

lxico como una forma especializada de construccin de proyectos no militares,

para distinguirlo de los que participan mayormente de la disciplina ingeniera

militar.

El primer ingeniero conocido por su nombre y logros es Imhotep, constructor de

la pirmide escalonada de Saqqarah en Egipto, probablemente en 2.550 A.C.

Los sucesores de Imhotep -egipcios, persas, griegos y romanos- llevaron la

ingeniera civil a grandes logros basados en mtodos empricos y ayudados por

la aritmtica, la geometra, y pequeos aportes de la fsica. El Faro de Alejandra,

el Templo de Salomn, el Coliseo romano, los sistemas de vas persas y

romanos, el acueducto Pont du Gard en Francia, y muchas otras estructuras de

gran tamao, algunas de las cuales se mantienen actualmente, son muestras de

su habilidad, imaginacin y audacia. De entre los muchos escritos hechos por

ellos, sobrevive en particular uno para ofrecer una imagen de la enseanza de

la ingeniera y su prctica en tiempos clsicos: Vitruvius De architectura, publicado en Roma en el siglo I D.C., un trabajo en 10 volmenes que abarca

desde los materiales de construccin, los mtodos de construccin, la hidrulica,

la medicin, hasta la planificacin urbanstica.

Alrededor del 3.000 A.C., el ritmo de desarrollo se aceler. Luego de

herramientas simples, se desarrollaron las cuas, palancas y ruedas, el uso de

animales para extraer y transportar cargas y de hornos para trabajar los metales,

la excavacin de canales de riego y la minera a cielo abierto.

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Geogrficamente stos y otros muchos acontecimientos, tuvieron lugar en y

alrededor del Mediterrneo, en el Oriente Medio y en Asia Menor. Las pirmides

se levantaron en el Valle del Nilo.

Los griegos -los inventores- realizaron importantes contribuciones en los 1.000

aos transcurridos A.C. y D.C. Fabricaron el tornillo, el trinquete, la rueda de

agua y la aeolipile, ms conocida como la gran turbina.

Los romanos -los innovadores y adaptadores aportaron con la construccin de

fortificaciones, carreteras, acueductos, sistemas de distribucin de agua y

edificios pblicos a lo largo de los territorios y ciudades que controlaban. En el

otro extremo del mundo, los chinos se acreditan la invencin de la carretilla, el

ventilador rotatorio, el timn que gua las balsas de bamb -ms tarde de juncos.

Tambin comenzaron a fabricar papel de fibras vegetales y la plvora.

En la llamada Edad Oscura - aproximadamente del 500 al 1.500 D.C.- se continu la fabricacin de algunos aparatos considerados ingeniosos. Por

ejemplo, el desarrollo del reloj mecnico y el arte de la impresin. Aparece la

tcnica de fundicin de hierro pesado, que podra aplicarse para fabricar

productos para la guerra, la religin y la industria -armas de fuego, campanas

para iglesia y dems maquinaria. La Edad Oscura fue seguida por el

Renacimiento en el siglo XVI, en la que el ingeniero, inventor y artista Leonardo

Da Vinci, fue el dominador. Todo este perodo estuvo bajo la influencia de su

lado ingeniero arquitecto, en la construccin de catedrales y otros grandes

edificios, y el de ingeniero militar, en la construccin de castillos y otras

fortificaciones.

La Ingeniera civil surgi como una disciplina en el siglo XVIII, cuando las

primeras escuelas profesionales de ingeniera fueron fundadas. Los Ingenieros

civiles del siglo XIX realizaron construcciones de todo tipo: disearon

abastecimientos de agua y sistemas de saneamiento, establecieron redes

ferroviarias y de carretera, y planificaron ciudades.

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Inglaterra y Escocia fueron la cuna de la ingeniera mecnica, como una

derivacin de las invenciones del ingeniero escocs James Watt y los

maquinistas textiles de la Revolucin Industrial. El desarrollo de los britnicos en

la industria de mquinas herramientas impuls el estudio de la ingeniera

mecnica, tanto en el Reino Unido como en el extranjero.

REVOLUCION INDUSTRIAL

Conocemos como revolucin industrial a la aceleracin de la produccin que se

inici en Inglaterra a finales del siglo XVIII y principios del XIX con la utilizacin

de mquinas.

Tradicionalmente la revolucin industrial se divide en dos fases:

a) La primera revolucin industrial que es la que se da a finales del XVIII y

hasta mediados del siglo XIX.

b) La segunda revolucin industrial, se da a finales del siglo XIX y principios

del XX, en ella aparecen la electricidad y el petrleo como principales fuentes

de energa.

Las consecuencias fueron enormes, afectaron a todos los mbitos de la vida y

no slo al econmico, por sus consecuencias hay historiadores que la comparan

con la revolucin neoltica, recordemos la trascendencia que tuvo para el hombre

de la Edad de Piedra el descubrimiento de la agricultura y la ganadera.

Durante el siglo entre 1.750 y 1.850, la Revolucin Industrial en Europa

occidental domin la evolucin de la ingeniera. Fue significativa la influencia,

entre otros, de:

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Thomas Savery (1.650-1.715). Ingeniero mecnico, nacido en Shilstone,

provincia de

Devon en Inglaterra. En 1.698 desarroll y patent un dispositivo para bombear

agua fuera de las minas, mediante la presin de vapor de una habitacin cerrada

con agua.

Este dispositivo fue el primer motor de vapor prctico. Fabric varios hasta que

se uni con Newcomen para ayudarle en el desarrollo de su ms eficaz y prctico

motor de vapor con pistn.

Thomas Newcomen (1.663-1.729). Dartmouth Inglaterra. Como ferretero en su

ciudad natal se encontr en inmejorable posicin para evaluar el costo de la

extraccin del agua de las minas de la regin de Cornualles, que por aquel

entonces se realizaba gracias al trabajo mecnico de los caballos. Con la ayuda

de su socio Calley trabaj durante aos en el diseo de una mquina de bombeo

impulsada por vapor que, a diferencia de la ideada por Savery, no estuviera

limitada por la presin del mismo, sino que aprovechara como impulso el vaco

creado por la condensacin del vapor en el interior del cilindro del pistn. La

primera mquina de Newcomen fue instalada en 1.712, y aunque su ratio de

conversin de energa calorfica en mecnica era apenas del uno por ciento, no

tuvo rival durante ms de medio siglo.

Watt (1.736-1.819) Ingeniero mecnico escocs. Estudi en la Universidad de

Glasgow y posteriormente en la de Londres, en la que slo permaneci un ao

debido a un empeoramiento de su salud, ya quebradiza desde su infancia. A su

regreso a

Glasgow en 1.757, abri una tienda en la universidad dedicada a la venta de

instrumental matemtico (reglas, escuadras, compases) de su propia manufactura. En la universidad tuvo la oportunidad de entrar en contacto con

muchos cientficos y de entablar amistad con Joseph Black, el introductor del

concepto de calor latente. En 1.773 observ que las mquinas de vapor

Newcomen desaprovechaban gran cantidad de vapor y, en consecuencia, una

alta proporcin de calor latente de cambio de estado susceptible de ser

transformado en trabajo mecnico. En 1.766 dise un modelo de condensador

separado del cilindro, su primera y ms importante invencin, que permiti lograr

un mayor aprovechamiento del vapor, y mejorar de este modo el rendimiento

econmico de la mquina. Esta mejora constituy un factor determinante en el

avance de la Revolucin Industrial.

Richard Trevithick (1.771-1.833), ingeniero mecnico e inventor britnico y uno

de los pioneros del ferrocarril. Naci en Illogan, cerca de CamborneRedruth. En

1.796 exhibi modelos de mquinas de vapor de alta presin, que supusieron

una mejora sobre las mquinas de baja presin desarrolladas por el inventor

escocs James

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Watt. En la nochebuena de 1.801, Trevithick puso en funcionamiento el primer

vehculo a vapor que transport pasajeros. En 1.804 aplic por primera vez el

vapor en el remolque de cargas en una va frrea, cuando su locomotora a vapor

transport 10 toneladas de hierro unos 15 km. desde Merthyr Tydfil hasta

Abercynon, Pas de Gales. Su xito condujo a la construccin de otras

locomotoras de vapor sobre rieles. Muchos le consideran el inventor de la

locomotora a vapor.

INGENIERIA EN EL SIGLO XVIII

El impacto y el potencial de las actividades realizadas por los ingenieros, y la

necesidad de contar con escuelas e institutos especficamente dedicados a esta

rea del conocimiento, fueron reconocidos desde hace ms de dos siglos.

En la Pars de 1.795, Napolen accedi a que se fundara Lcole Polytechnique, la cual se convirti en la primera escuela de ingeniera en el mundo.

Tiempo despus, en 1824, se fund la primera escuela de ingeniera en Estados

Unidos, The Rensselaer Polytechnic institute. Hasta finales del siglo XIX la

ingeniera era slo civil o militar, sin embargo, en 1.880 naci la Sociedad

Estadounidense de Ingenieros Mecnicos, cuatro aos ms tarde se fund la

Sociedad Estadounidense de Ingenieros Elctricos y en 1.908 se cre el Instituto

Estadounidense de Ingenieros Qumicos. Tuvieron que pasar 40 aos para que

surgiera el ltimo gran campo dentro de las ramas de la ingeniera, as fue como

en 1.945 se fund el Instituto Estadounidense de Ingenieros Industriales. La

formalizacin de las carreras de ingeniera, as como la creacin de nuevas

escuelas, centros de investigacin, empresas y sociedades de ingeniera,

tambin sirvieron de motor para continuar descubriendo aplicaciones de la

ciencia y lograr mejoras para la humanidad.

El crecimiento de los conocimientos en la electricidad -a partir de la clula original

de Alessandro Volta en 1.800, de los experimentos de Michael Faraday y otros,

que culminaron en 1.872 con el desarrollo del dinamo Gramme y del motor

elctrico culmin con el desarrollo de las ingenieras elctrica y electrnica. En

electrnica se convirti en aspecto destacado la labor de los cientficos James

Clerk Maxwell de Gran Bretaa y Heinrich Hertz de Alemania, a fines del siglo

XIX. Grandes avances que incluyeron el desarrollo del tubo de vaco de Lee De

Forest en los Estados Unidos de principios del siglo XX y la invencin del

transistor a mediados del mismo siglo. A fines del siglo XX las ingenieras

elctrica y electrnica superaron a todas las dems en el mundo.

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La Ingeniera qumica surgi en medio de la proliferacin de los procesos

industriales en el siglo XIX, que implicaban reacciones qumicas en la metalurgia,

alimentos, textiles, y en muchas otras reas. Para 1.880 se haba generalizado

la utilizacin de productos qumicos en la industria manufacturera, cuya funcin

era la produccin en masa de las sustancias qumicas. El diseo y el

funcionamiento de las plantas de esta industria se convirtieron en funciones del

ingeniero qumico.

Mientras que las principales ramas de la ingeniera se encuentran an hoy en

gran auge, los desarrollos modernos han dado lugar a nuevas y ms sofisticadas

disciplinas de ingeniera. La invencin y comercializacin de poderosos

computadores desarroll la ciencia de la computacin y, eventualmente, la

ingeniera del software.

Conceptos similares de desarrollo en ingeniera electrnica, hacen que ms

ingenieros piensen en desarrollo de telfonos celulares y consolas de video

juegos. Avances en mecnica introdujeron la Mecatrnica, la Nanoingeniera y

otras.

Avances significativos en la investigacin mdica llevaron a la experimentacin

en biologa y se cre la bioingeniera. Este campo se refiere a la ingeniera como

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parte de la vida, que lucha contra las enfermedades y mejora la salud, as como

ve las cosas la ingeniera gentica para crear mejoras en los alimentos y muchas

otras cosas.

Hoy en da, la ingeniera es bien conocida y se encuentra muy establecida; es

una profesin deseable, y muchos estudiantes optan por seguir una carrera

profesional en ingeniera como una gran eleccin de progreso y de vida.

INDUSTRIA

La industria es el conjunto de procesos y actividades que tienen como finalidad

transformar las materias primas en productos elaborados o semielaborados.

Adems de materias primas, para su desarrollo, la industria necesita maquinaria

y recursos humanos organizados habitualmente en empresas. Existen diferentes

tipos de industrias, segn sean los productos que fabrican.

Desde el origen del ser humano, este ha tenido la necesidad de transformar los

elementos de la naturaleza para poder aprovecharse de ellos, en sentido

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estricto ya exista la industria, pero es hacia finales del siglo XVIII, y durante el

siglo XIX, cuando el proceso de transformacin de los Recursos de la

naturaleza sufre un cambio radical, que se conoce como revolucin industrial.

Este cambio se basa en la disminucin del tiempo de trabajo necesario para

transformar un recurso en un producto til, gracias a la utilizacin de en modo

de produccin capitalista, que pretende la consecucin de un beneficio

aumentando los ingresos y disminuyendo los gastos. Con la revolucin

industrial el capitalismo adquiere una nueva dimensin, y la transformacin de

la naturaleza alcanza lmites insospechados hasta entonces.

Gracias a la revolucin industrial las regiones se pueden especializar, sobre

todo, debido a la creacin de medios de transporte eficaces, en un mercado

nacional y otro mercado internacional, lo ms libre posible de trabas

arancelarias y burocrticas. Algunas regiones se van a especializar en la

produccin industrial, conformando lo que conoceremos como regiones

industriales.

Una nueva estructura econmica, y la destruccin de la sociedad tradicional,

garantizaron la disponibilidad de suficiente fuerza de trabajo asalariada y

voluntaria.

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