1 CAPÍTULO 6 Problemas actuales de la ingeniería
2 Catorce retos de la ingenieríaLa National Academy of Engineering (NAE), de los Estados Unidos de América, ha hecho pública una lista de los que serían los principales desafíos de la ingeniería en el siglo XXI. Elaborada por un equipo de expertos de todo el mundo, convocados a petición de la National Science Foundation (NSF), reúne un total de 14 retos que, de alcanzarse, podrían mejorar el actual modo de vida. Según se publica en la National Academy of Science (NAS) en un comunicado, estos expertos, considerados los más exitosos ingenieros y científicos de su generación, se han reunido en diversas ocasiones desde el año 2006 para discutir y concretar dicha lista. El objetivo es identificar las necesidades actuales para ayudar a las personas y al planeta a prosperar. Los desafíos para el siglo XXI, según los ingenieros y los científicos, serán los siguientes:
3 Conseguir que la energía solar sea accesible para toda la población del orbe.Suministrar energía a partir de la fusión nuclear. Desarrollar métodos de encapsulamiento del carbono. Gestionar el ciclo del nitrógeno. Suministrar acceso al agua potable. Restaurar y mejorar las infraestructuras urbanas. Avanzar en la informática para la sanidad. Diseñar mejores medicamentos. Hacer ingeniería inversa del cerebro. Prevenir el terror nuclear. 11. Proteger el ciberespacio. 12. Enriquecer la realidad virtual. 13. Avanzar en el aprendizaje personalizado. 14. Diseñar herramientas para el descubrimiento científico.
4 Grandes desafíos del siglo XXI para los ingenierosLas diversas especialidades de la ingeniería tendrán que abordar los siguientes desafíos: Distribución del agua: Un muy importante problema medioambiental es el del nitrógeno. El ciclo bio-geo-químico que extrae nitrógeno del aire para su incorporación a las plantas (el alimento de los humanos y de algunas especies animales), ha sido alterado por las actividades humanas. Con la expansión del uso de fertilizantes y la combustión industrial a altas temperaturas, los seres humanos han doblado la tasa a la que el nitrógeno era sustraído del aire en la época preindustrial, contribuyendo a la aparición de fenómenos como “la lluvia ácida” o “el calentamiento global”. Urge por lo tanto el diseño de contramedidas para los problemas del ciclo del nitrógeno. Asimismo, la calidad y la cantidad del agua resulta una cuestión esencial. Su escasez es muy grave ya en muchas regiones del mundo. El agua debe llegar a estar disponible y debe ser suministrada de manera sostenible para mantener la calidad de vida en la Tierra.
5 Inteligencia artificial y aprendizaje humano: Por otro lado, la profundización en el funcionamiento del cerebro ayudará al desarrollo de la inteligencia artificial, al mismo tiempo que deberán desarrollarse nuevas medicinas que puedan curar la expansión de nuevos virus y peligros de origen terrorista. Asimismo, habrá que afrontar las consecuencias de los desastres naturales y renovar las infraestructuras de las ciudades y de sus servicios, preservando el frágil equilibrio ecológico. El aprendizaje y la enseñanza también son un desafío para los ingenieros: El estudio de la mente podría beneficiarse de los métodos mejorados de instrucción y de aprendizaje, como el de la realidad virtual. Los esfuerzos de los ingenieros deberán centrarse asimismo en enriquecer la exploración en las fronteras de la realidad y el conocimiento, aportando nuevas herramientas para la investigación del cosmos, y de la intrincada naturaleza de la vida y los átomos. Todo este esfuerzo, ha de hacerse afrontando grandes obstáculos políticos. Es preciso que los ingenieros se asocien con científicos, educadores y otros sectores, para promover la mejora de la ciencia, la tecnología y la ingeniería.
6 Necesidad de inversión: En una entrevista publicada por la Escuela de Ingeniería y de Ciencias Aplicadas de la Universidad de Princeton, en los Estados Unidos, el profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial de dicha universidad, Robert Socolow (2012), señaló que esta lista ha sido elaborada en parte para que el público la conociera y pudiese comprender hasta qué punto las inversiones en ciencia e ingeniería pueden mejorar la vida humana. Socolow (2012), que ha sido uno de los dieciocho pensadores independientes convocados por la NAE para señalar los principales desafíos de la ingeniería para este siglo, afirmó que sin las inversiones en investigación recibidas por generaciones anteriores de científicos y de ingenieros, no se disfrutará de las ventajas de la vida moderna, y que sin inversiones similares en la actualidad, se privará a las generaciones futuras de una calidad de vida que pudieran llegar a tener, haciendo la inversión correspondiente.
7 6.3 PROBLEMÁTICAS SOCIALES DE INVESTIGACIÓN Y DE RECREACIÓN RESUELTAS POR LA INGENIERÍA DEL SIGLO XXI «Maravillas de la Ingeniería», su función y su mercado meta: PALM ISLAND Son tres gigantescas islas artificiales, actualmente ya construida en su totalidad en la costa de la ciudad de Dubai, en los Emiratos Árabes Unidos. La construcción del proyecto tiene un volumen aproximado de m³, la llevó a cabo la empresa holandesa Van Oord Dredging. Las islas cuentan con grandes zonas residenciales y hoteles de gran lujo. La construcción terminó en el año Los nombres de las islas son Jumeirah, Jebel Alí y Deira.
8 Playa artificial de SeagaiaEs un complejo, situado en Kyushu Island, que contiene además de un hotel de lujo, spa, centro de conferencias y campo de golf, una espectacular playa artificial bajo un techo retráctil. La playa mide 300 metros de largo y 100 de ancho, produce olas para practicar el surfing, y mantiene una temperatura constante de alrededor de los 28 ºC. Simplemente espectacular.
9 La Estación Espacial Internacional (EEI)[ISS: International Space Station], es un centro de investigación que se está construyendo en la órbita terrestre. En el proyecto participan cinco agencias del espacio: La NASA (Estados Unidos de América), la Agencia Espacial Federal Rusa (Rusia), la Agencia Japonesa de Exploración Espacial (Japón), la Agencia Espacial Canadiense (Canadá) y la Agencia Espacial Europea (ESA). Está considerada como uno de los logros más grandes de la ingeniería. La estación espacial está situada en órbita alrededor de la Tierra, a una altitud de aproximadamente 360 [kilómetros], un tipo de órbita terrestre baja. La altura real varía en un cierto plazo por varios kilómetros debido a la fricción atmosférica, y a las repetidas propulsiones. Realiza una órbita alrededor de la Tierra en un período de cerca de 92 [minutos]; antes de junio de 2005 había terminado más de órbitas desde el lanzamiento del módulo Zarya el 20 de noviembre de 1998.
10 El Burj Khalifa en Dubai en los Emiratos Árabes UnidosEl Burj Khalifa, conocido durante su construcción como Burj Dubai, es un rascacielos que se encuentra situado en el distrito Downtown Burj Khalifa de la ciudad de Dubai, en los Emiratos Árabes Unidos, y es la estructura más alta construida por el hombre, con 832 metros de altura. La construcción comenzó el 21 de septiembre del 2004, y su inauguración oficial fue el 4 de enero de El Burj Khalifa es la parte central del desarrollo conocido con el nombre de Downtown Burj Khalifa (previamente Downtown Burj Dubai, "Centro Burj Dubai"), un complejo de 2 km2 situado junto a la avenida Jeque Zayed, que atraviesa la ciudad de forma transversal. El arquitecto redactor principal del proyecto es Adrian Smith, que trabajó junto a la firma Skidmore, Owings and Merrill (SOM) hasta 2006.
11 El Burj Khalifa en Dubai en los Emiratos Árabes UnidosLa construcción del Burj Khalifa contó con un presupuesto estimado de más de millones de dólares, que se incrementó hasta los millones para el desarrollo completo del Downtown Burj Khalifa, la cuarta parte del coste del edificio fue financiado por la familia del Emir Mohammed Bin Rashid Al Maktoum, entre los que destaca su sobrina Fuad Bin Rashid Al Maktoum y Álvarez de tan solo 20 años, que financió 25 millones de dólares del proyecto.
12 El Aeropuerto Internacional de Kansai
13 El Aeropuerto Internacional de Kansai, en la Bahía de Osaka en JapónEl Aeropuerto Internacional de Kansai, en la Bahía de Osaka en Japón. Está localizado sobre una isla artificial, construida por el hombre, que tiene 4 [km] de largo por 1 km de ancho. Los ingenieros lo diseñaron considerando los posibles terremotos y tifones frecuentes en la región. Su construcción fue iniciada en el año de 1987, siendo terminada la muralla protectora a fines de Aproximadamente 21 millones de m3 de bloques de cemento fueron utilizados de relleno, excavados de tres montañas. La obra tuvo una mano de obra de aproximadamente trabajadores, y 10 millones de horas de trabajo a lo largo de 3 años, el uso de 80 barcos para completar la capa de 30 m de grosor ubicada en la plataforma submarina. En 1990 se completó el puente de 3 km de largo que conecta la isla artificial con la Prefectura de Osaka, cuyo costo fue de millones de dólares. Para ese momento, la isla se había hundido 8 m, más de lo previsto, y el proyecto se transformó en el trabajo de ingeniería civil más caro de la historia moderna, luego de 20 años de planificación, 3 años de construcción, y miles de millones de dólares invertidos.
14 El Viaducto de Millau en Aveyron, FranciaEs el puente más alto del mundo. Inaugurado el 14 de diciembre de 2004 tras 36 meses de trabajos de construcción, la estructura alcanza una altura máxima de 343 metros (incluso más alto que la Torre Eiffel) sobre el río Tarn, y una longitud de m, entre el Causse du Larzac y el Causse Rouge; tiene 7 pilares de hormigón, y el tablero tiene una anchura de 32 m. Cerca de personas trabajaron en este proyecto, que costó casi 400 millones de euros.
15 El Eurotúnel Es el túnel que cruza el Canal de la Mancha, uniendo Francia con Inglaterra. Fue abierto el 6 de mayo de Su travesía dura aproximadamente 35 minutos entre Calais/Coquelles (Francia) y Folkestone (Inglaterra). Tiene una longitud de 50 km, 39 de ellos son totalmente submarinos, siendo así el túnel submarino más largo del mundo, con una profundidad media de 40 m.
16 El Gran Colisionador de Hadrones (LHC: Large Hadron Collider)Es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza. Fue diseñado para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones, de hasta 7 [TeV] de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos. El LHC es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo. Usa un túnel de 27 km de circunferencia creado para el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP) y más de físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios han participado en su construcción.
17 6.4 LA INGENIERÍA MODERNA EN LA SOLUCIÓN DE LAS PROBLEMÁTICAS DEL SIGLO XXILas ciencias experimentales necesitan equipos y sistemas técnicos para avanzar, la ciencia más teórica necesita datos experimentales de partida o como comparación de sus hipótesis y desarrollos, y a su vez, la ingeniería avanza más rápido y con mayor solidez si se apoya en un mejor conocimiento de la leyes de la naturaleza. No obstante, hay diferencias evidentes; por ejemplo, la ciencia no se convierte en ingeniería por el mero hecho de utilizar tecnología, ni la ingeniería en ciencia por aplicar eventualmente el método científico; los ámbitos de cada una son necesarios y diferentes, las profesiones y sus misiones en la sociedad también deben serlo.
18 Diferencias entre Ciencia e IngenieríaUtilizar las palabras ciencia e ingeniería como sinónimos (algo que sucede con frecuencia en los medios de comunicación y una parte de la mediocre, inculta e insulsa clase política mexicana), conduce a opiniones erróneas y a esfuerzos y recursos mal dirigidos, ya que eso lleva a considerar todas las actividades de investigación, desarrollo tecnológico, e incluso de ingeniería avanzada, dentro de un mismo grupo. La investigación científica es muy importante, y tiene influencia sobre todo en el largo o muy largo plazo, y debido a que es generalmente muy costosa y sus resultados inciertos, como no puede ser de otra manera, su rendimiento económico es muy bajo. Sin embargo, son los esfuerzos e inversiones en ingeniería los que resuelven las problemáticas sociales del día a día, y hacen avanzar a las sociedades y a los países.
19 Diferencias entre Ciencia e IngenieríaEn la práctica, no hay ninguna pugna conceptual entre la ciencia y la ingeniería, ambas son partes imprescindibles del conocimiento y de la actividad humana, y por supuesto que la ingeniería aprovecha, siempre que es conveniente y posible, los avances científicos que se producen a lo largo del tiempo, pero no se queda parada esperando a que éstos aparezcan, sino que va y los busca, debido a que las demandas sociales cada vez son más y requieren de soluciones innovadoras, creativas, amigables con el entorno y sobre todo, económicas. Obsérvese que las consideraciones de tipo económico son de importancia creciente, según se avanza en la secuencia ciencia-tecnología-ingeniería-técnica.
20 Diferencias éticas entre Ciencia e IngenieríaDesde un punto de vista ético, la ciencia es neutra pues busca entender la naturaleza, mientras que la tecnología y aún más la ingeniería no lo son ya que buscan idear y construir cosas cuya valoración, o el de algunas de sus aplicaciones, es subjetiva y puede ser cuestionable en ocasiones. Conclusiones México cuenta con importantes recursos para sobresalir en el contexto internacional; entre esos recursos se encuentran los siguientes: Casi dos millones de kilómetros cuadrados de territorio, ciento veinte millones de habitantes, recursos de flora y fauna enormes (en algunos casos únicos), cincuenta millones de hectáreas cultivables, un bono poblacional joven que requiere educación, es la cuarta reserva mundial de hidrocarburos; además de tener una posición geográfica privilegiada y dos océanos bañando la parte occidental y oriental del territorio. Dados esos enormes recursos, el país requiere que se haga reingeniería educativa, que lleve a plantear un modelo que permita conocer, desarrollar y potenciar las ventajas competitivas del país, para poder resolver satisfactoriamente sus demandas y problemáticas.