Existen varias especialidades y subdisciplinas dentro de la carrera de ingeniero civil y la mayor parte de los ingenieros civiles trabaja centrado en alguna especialidad. Todas tienen en común la necesidad de conocimientos matemáticos y físicos avanzados y la capacidad de resolver problemas de forma óptima.
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.) lo que ha generado a su vez varias subdisciplinas: ingeniería sísmica, ingeniería del viento... El objetivo es crear una estructura segura dentro de unos costos óptimos y que cumpla con su cometido.
Ingeniería geotécnica
La ingeniería geotécnica se encarga de estimar la resistencia entre partículas de la corteza terrestre de distinta naturaleza, granulometría, humedad, cohesión, y de las propiedades de los suelos en general, con el fin de asegurar la interacción del suelo con la estructura. Además realiza el diseño de la cimentación o soporte para edificios, puentes, etc
Ingeniería hidráulica
La ingeniería hidráulica (también conocida como ingeniería de recursos de agua) 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, 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 máquinas hidráulicas.
Ingeniería del transporte
La ingeniería del transporte es una especialidad de la profesión de ingeniería civil, basada en la aplicación de las ciencias físicas, matemáticas, la técnica y en general el ingenio, en beneficio de la sociedad.Hasta hace muy poco, el estudio del transporte urbano de personas se basaba principalmente en el diseño, operación y mantenimiento de vías para automóviles.
Las problemáticas contemporáneas fundadas en la sostenibilidad (escasez de recursos naturales como el petróleo, el calentamiento global y la calidad de vida en las ciudades) ha hecho que esta disciplina cambie hacia una visión multidisciplinaria del transporte, donde el transporte público y el transporte en modos activos (bicicletas y peatones) ha cobrado una inmensa importancia.
Ingeniería de materiales
Uno de los aspectos más importantes de la ingeniería civil es la ingeniería de materiales. Esta rama de la ingeniería civil estudia las propiedades de los materiales utilizados en la construcción de obras civiles como el concreto hidráulico, el concreto asfáltico, el acero y los polímero, entre muchos otros.
Infraestructura vial y pavimentos
Es el área de la ingeniería civil encargada del diseño y mantenimiento de las vías y sus estructuras. Un ingeniero especializado en Infraestructura vial y pavimentos debe tener conocimientos en las siguientes áreas:
Diseño geométrico de vías
Diseño de pavimentos (tanto rígidos como flexibles) y su optimización.
Ingeniería de materiales
Urbanismo y ordenación del territorio
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 tiene sus exigencias. En ella se requieren personas inteligentes que tengan:
Habilidad de trabajar en equipo.
Visión clara del proceso.
Sistemas que les faciliten el manejo de los detalles.
Ingeniería de minas
La ingeniería de minas es la rama de la ingeniería que se ocupa de la extracción de los recursos minerales. Teniendo en cuenta la mayor especialización que cada vez requiere la sociedad. La ingeniería de minas centra sus esfuerzos en actividades como:
La extracción mediante técnicas y labores mineras de los recursos minerales. El conocimiento y el uso en la ingeniería de explosivos.
Obtención de licencias y ejecución de planes de labores así como planificación.
Ingeniero de operaciones in situ en mina.
Ingeniería sanitaria
La ingeniería sanitaria, por su importancia, es considerada en muchos países como una carrera separada, en otros países es considerada una especialización de la ingenieríahidráulica y la ingeniería civil. Se ocupa de diseñar, construir y operar:
Sistemas de abastecimiento de agua potable, en todos sus componentes, destinados a la captación, del agua desde ríos o lagos, relacionándose aquí con la ingeniería fluvial, hasta la distribución del agua potabilizada a los usuarios.
Sistemas de alcantarillado sanitario y plantas de tratamiento de aguas servidas, incluyendo las estructuras destinadas a la devolución del agua ya tratada adecuadamente al ambiente.
Sistemas de gestión integral de residuos sólidos.
Civilización Egipcia
Los egipcios han realizaron algunas de las obras más grandiosas de la ingeniería de todos los tiempos, como el muro de La Ciudad de Menfis, fundada alrededor del 3050 a.C. por el primer faraón de Egipto, Menes. Tiempo después de construir el muro, Kanofer, arquitecto real de Menfis, tuvo un hijo a quien llamó Imhotep, los historiadores lo consideran como el primer ingeniero conosido.
Los elementos fundamentales de la ingeniería en ese entonces eran:
1. La creencia religiosa contemporánea de que para poder disfrutar de la eternidad era necesario conservar intacto el cadáver de un individuo.
2. El suministro casi ilimitado de mano de obra de esclavos.
3. La actitud paciente de quienes controlaban los recursos de entonces.
Imhotep inventó lapirámide; las habilidades técnicas requeridas para el diseño, organización y control de un proyecto de esta magnitud lo distinguen como una de las proezas más grandes y antiguas. La construcción de pirámides realmente era algo notable, considerando los pocos conocimientos del álgebra tampoco se conocían ni el tomillo ni la polea, el único mecanismo era la palanca y el plano inclinado.
En Egipto existen aproximadamente 10,000 pirámides, pero de todas las pirámides, la del faraón Keops fue la mayor. La Gran Pirámide de Guiza, como se le conoce ahora, tenía 230.4 m por lado en la base cuadrada y originalmente medía 146.3m de altura. Contenía unos 2 300 000 bloques de piedra, cerca de 1.1 toneladas en promedio.
Los Egipcios también construyeron diques y canales y contaban con sistemas complejos de irrigación. Técnicas que llegaron a emplear los griegos, desarrollándola y mejorando los materiales y manejo.
Las pirámides egipcias constituyen junto con los templos, el legado más importante de larquitectura del antiguo Egipto. Éstas pueden dividirse en diferentes tipos, que abarcan a su vez distintos periodos de la civilización egipcia.
Las más antiguas son las pirámides escalonadas, surgidas durante la Dinastía III (aprox. 2.700 a.C.), que fueron la transformación de las mastabas –monumentos empleados previamente para la sepultura en el período arcaico de Egipto- en pirámides con gradas. Este tipo de construcción era una especie de escalera que simbolizaba la ascensión al cielo del difunto enterrado bajo sus piedras.
(Tomado de http://evo-engineering.blogspot.com/2008/10/ingenieria-egipcia_12.html )
Luego, se desarrollaron las pirámides romboidales o acodadas erigidas en el reinado de Seneferu (aprox. 2.600 a.C.). Estas edificaciones se caracterizaron por poseer caras conformadas por dos pendientes con una inclinación decreciente en dirección a la cumbre. Algunos investigadores sostienen que esta falta de uniformidad en la pendiente se debió a las dificultades arquitectónicas que tuvieron que afrontar los constructores, mientras que otros indican motivos geopolíticos.
pirámide romboidal
Finalmente, durante la Dinastía IV (aprox. 2.500 a.C.) comienzan a realizarse construcciones piramidales de caras lisas. Estas pirámides clásicas, como se las conoce, constituyen la última fase de evolución de las anteriores. Eran elaboradas con bloques de piedra, recubiertos por bloques de piedra caliza blanca pulida. Por dentro estaban compuestas por cámaras y galerías. Ejemplo emblemático de éstas son las pirámides de Keops, Kefren y Micerino que aún hoy se encuentran en Guiza, próximo a El Cairo.
Posteriormente, en el llamado Imperio Medio de la Dinastía XII (aprox. 1990 a.C.) son elevadas las últimas grandes pirámides con núcleos de adobe y revestimiento de piedra. Después, los faraones se inclinarían por otro tipo de monumentos como templos e hipogeos, construyendo solamente pirámides menores.
(Tomado de http://www.arkiplus.com/tipos-de-piramides-egipcias)
Los templos eran producto de sucesivas fases constructivas, remodelados periódicamente para crear conjuntos cada vez más grandiosos. En el templo de Amón en Karnak, Egipto (1530-323 a.C.), los edificios están dispuestos a lo largo de la ruta procesional que comunicaba el embarcadero del Nilo con el cercano templo de Luxor. El conjunto ocupa una superficie de 21.4 hectáreas y fue construido en un periodo de 1200 años. Para su construcción, el edificio se iba rellenando de tierra a medida que se construía, formando un plano sobre el que erigir los bloques y dinteles de piedra. Al finalizar se excavaba la tierra, haciendo surgir el volumen de su interior.
Avenida de esfinges en la entrada del templo de Luxor (fotografía: Jerzy Strzelecki)
Los sucesores de Imhotep -egipcios, persas, griegos y romanos- llevaron la ingeniería civil a notables alturas sobre la base de métodos empíricos ayudados por la aritmética, la geometría y algunos conocimientos incipientes de física. Sin embargo, es paradójico que la obra de los ingenieros, presente en toda la historia, no fue reconocida jamás como obra de ingeniería, sino, acaso, como obra de arquitectura.
( Tomado de http://victoryepes.blogs.upv.es/2014/07/02/aportacion-antiguo-egipto-ingenieria/)
Civilización Mesopotámica
Otra gran cultura que floreció junto al agua se desarrolló en el norte de Irán, entre el río Tigris y el Eufrates, Mesopotamia “la tierra entre los ríos”. LA gran parte de la ciencia e ingeniería actual provienen tanto de Irán como de Egipto. <----- Restos de un zigurat dedicado a la diosa de la luna según consideraban.
Al inicio de la historia, un pueblo de origen desconocido, los sumerios, construyó murallas para ciudades y templos y excavó acequias que pueden haber sido los primeros logros de ingeniería del mundo. Los sumerios fueron gradualmente superados por considerable inmigración de nómadas árabes, que pasaron a ser campesinos y moradores de la ciudad. La ciudad de Babilonia, que así se formó, fue la sede de una cantidad de imperistas de poca duración, hasta ser conquistada posteriormente por los asirios.
Los asirios eran un pueblo guerrero y fueron los primeros en emplear armas de hierro. Ya se conocía la manufactura del hierro desde siete u ocho siglos antes, pues la había descubierto la tribu de los Chalibas en Asia Menor. Los asirios también inventaron la torre de asalto, que se convirtió en una pieza estándar del equipo militar durante los dos mil años siguientes, hasta que la invención del cañón la hizo obsoleta.
Zigurat
es un templo de la antigua Mesopotamia que tiene la forma de una torre opirámide escalonada. El diseño de un zigurat va desde una simple base con un templo en lo alto, hasta las maravillas matemáticas y arquitectónicas con varias terrazas rematadas con un templo. La base podía ser de forma rectangular, ovalada o cuadrada. El núcleo del zigurat –la parte no expuesta a la intemperie– estaba construido de ladrillos secados al sol (adobe), mientras que la parte exterior estaba revestida de ladrillos cocidos, los cuales podían además estar vitrificados en diferentes colores; el acceso se realizaba mediante escaleras situadas en los lados del zigurat o que ascendían en espiral hasta la cima. Uno de los mejor conservados es el de Choga Zanbil en el actual Irán, en el territorio que ocupó el antiguo reino de Elam, el cual sobrevivió a los ocho años de guerra entre Irak e Irán. El zigurat más antiguo que se conserva es el de Kashan datado en el III milenio a. C.
Sistema sexagesimal
El sistema sexagesimal es un sistema de numeración posicional que emplea como base aritmética el número 60. Tuvo su origen en la antigua Babilonia. También fue empleado por los árabes durante el califato omeya. El sistema sexagesimal se usa para medir tiempos (horas, minutos y segundos) y ángulos (grados, minutos y segundos).
Ingenieria Griega
Como dije antes los griegos siguieron el patrón de los egipcios en su sistema de distribución del agua e irrigación de una forma mas mejorada. Los ingenieros de este periodo se conocían mejor por el uso y desarrollo de ideas ajenas que por su creatividad.
La historia griega inicio hacia el año 700 a. de J.C., y al periodo desde aproximadamente 500 hasta 400 a. de J.C., se le llama “Edad de Oro de Grecia”. Los griegos desempenaron una cantidad sorprendente de logros significativos en las áreas del arte, filosofía, ciencia, literatura... pero nos enfocaremos en los aportes hacia la ingeniería.
Aproximadamente en 440 a. de J.C., Pendes político y estratega de Grecia contrató arquitectos para que construyeran templos en la Acrópolis, monte rocoso que miraba a la ciudad de Atenas y se empleaba como el principal lugar de reunión. Un gran aporte para la ingeniería fue el refuerzo con hierro forjado en las vigas de mármol del cielo raso del edificio, este se constituyó como el primer uso conocido del metal como componente en el diseño de un edificio.
Ruinas del Acrópolis------>
A los constructores de este periodo se les llamaba “arquitekton”, que quería decir que habían cumplido un periodo como aprendiz (adiestramiento practico) en los métodos estándar de construcción de edificios públicos. Personas que contribulleron grandemente a la ciencia: Aristóteles fue uno de los grandes genios de la historia de la humanidad. La mecanicafue el primer texto conocido de ingeniería, la mayoría dan el crédito a Estratón de Lámpsakos y otros lo acreditan a Aristóteles, ya que no se conoce quien fue el autor. En este artículo se estudiaban conceptos fundamentales de la ingeniería como la teoría de la palanca y contiene un diagrama que ilustra un tren de tres engranes mostrados como círculos, lo que constituye la primera descripción conocida de engranajes.
La mayor aportación de los griegos a la ingeniería fue el descubrimiento de la misma ciencia. Es interesante notar que la topografía, como la desarrollaron los griegos y luego los romanos, se considera como la primera ciencia aplicada en la ingeniería.
Platón y su alumno Aristóteles quizás sean los más conocidos de los griegos por su doctrina de que hay un orden congruente en la naturaleza que se puede conocer. Para la existencia dé la ciencia es necesario creer en un orden consistente, repetible en la naturaleza, en forma de las leyes naturales.
Grecia no pudo producir grandes estructuras de ingeniería; una razón fue la disminución en el uso de la fuerza laboral de esclavos. Los griegos desarrollaron un estudio llamado "Hybris" (orgullo), que era una creencia en las necesidades morales y físicas; creían que forzar a humanos y animales mas allá del limite para transportar monolitos de varias toneladas era inhumano e innecesario, sin embargo en Egipto estos ejercicios deshumanizantes habían llegado al máximo.
Aunque a Arquímedes se le conoce mejor por lo que ahora se llama el “principio de Arquímedes”, también era un matemático y hábil ingeniero. Realizó muchos descubrimientos importantes en las áreas de la geometría plana y sólida, tal como una estimación más exacta de y leyes para encontrar los centros de gravedad de las figuras planas. También determinó la ley de las palancas y la demostró matemáticamente.
Ingenieria Romana
Los romanos fueron los mejores ingenieros de la antigüedad, aplicaron mucho de lo que les había precedido; seguían los patrones de las antiguas sociedades pero con mas perfección, de tal forma que la ingeniería ya estaba mas desarrollada e iba evolucionando.
En su mayor parte, la ingeniería romana era civil, especialmente en el diseño y construcción de obras permanentes tales como acueductos, carreteras, puentes y edificios públicos.
Uno de los grandes triunfos de la construcción pública durante este periodo fue el Coliseooriginalmente llamado Anfiteatro Flavio, que fue el mayor lugar de reunión pública con un aforo para 50000 espectadores y con ochenta filas de gradas y se utilizo durante casi 500 anos.
Los ingenieros romanos aportaron mejoras significativas en la construcción de carreteras, principalmente por dos razones: una, se creía que la comunicación era esencial para conservar un imperio en expansión, y dos, porque se creía que una carretera bien construida duraría mucho tiempo con un mínimo de mantenimiento. Un ejemplo es la Vía Apia, se inicio en 320 a.C. fue uno de los grandes triunfos mas conocidos en la construcción de carreteras de la antigüedad y fue la primera carretera importante recubierta de Europa. En los mejores tiempos del Imperio Romano, el sistema de carreteras tenía aproximadamente 29 000 Km., entre el Valle del Eufrates y la Gran Bretaña.
En comparación con los anteriores, losacueductos romanos eran mayores y más numerosos. Los acueductos romanos se construyeron siguiendo esencialmente el mismo diseño, que usaba arcos semicirculares de piedra montados sobre una hilera de pilares. Cuando un acueducto cruzaba una cañada, con frecuencia requería niveles múltiples de arcos. Uno de los mejor conservados de la actualidad es el Pont du Gard, Francia.
Aproximadamente en 200 d. de J.C., se inventó un ariete llamado “ingenium” para atacar las murallas y luego se le llamó “ingeniator”, por lo que muchos historiadores creen que fue el origen de la palabra ingeniero.
<-----Acueducto Pont du Gard
La ingeniería romana declinó después de 100 d. de J.C. Un factor que se cree que contribuyó a la caída del Imperio Romano, fue que la ciencia e ingeniería romanas se habían estancado durante este periodo. Otro factor que retrasó el crecimiento en la ciencia e ingeniería fueron unas leyes que impuso Diocleciano, estas obligaban a todo hombre del imperio a seguir el oficio de su papa con esperanza de proporcionar estabilidad económica.
Con la caída del imperio romano se designo el final de los tiempos antiguos y surgió un nuevo periodo, la época medieval. Durante este periodo la influencia religiosa y la legislación de castas retardaron el desarrollo de la ingeniería, muchos historiadores le llamaron a este periodo "El Oscurantismo" que duro desde 600 al 100 D.C. Durante este lapso dejaron de existir la ingeniería y arquitectura como profesiones. En este tiempo según la influencia religiosa se creía que la ciencia alejaba a las personas de Dios y por eso era mala.
