Historia de la ingeniería

El concepto de ingeniería existe desde la antigüedad, cuando los seres humanos idearon inventos fundamentales como la polea , la palanca y la rueda . Cada uno de estos inventos es coherente con la definición moderna de ingeniería, ya que explotan principios mecánicos básicos para desarrollar herramientas y objetos útiles .

El término ingeniería tiene una etimología mucho más reciente, que deriva de la palabra ingeniero , que a su vez se remonta a 1325, cuando un ingeniero (literalmente, alguien que opera un motor ) originalmente se refería a "un constructor de motores militares". ^[1] En este contexto, ahora obsoleto, un "motor" se refería a una máquina militar, es decir , un artilugio mecánico utilizado en la guerra (por ejemplo, una catapulta ). La palabra "motor" en sí es de origen aún más antiguo, y en última instancia deriva del latín ingenium (c. 1250), que significa "cualidad innata, especialmente poder mental, por lo tanto, una invención inteligente". ^[2]

Más tarde, a medida que el diseño de estructuras civiles como puentes y edificios maduró como disciplina técnica, el término ingeniería civil ^[3] entró en el léxico como una forma de distinguir entre aquellos que se especializaban en la construcción de tales proyectos no militares y aquellos involucrados en la disciplina más antigua de la ingeniería militar (el significado original de la palabra "ingeniería", ahora en gran parte obsoleto, con notables excepciones que han sobrevivido hasta nuestros días, como los cuerpos de ingeniería militar, por ejemplo , el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los EE. UU. ).

Los zigurats de Mesopotamia , las pirámides y faroles de Alejandría en el antiguo Egipto , las ciudades de la civilización del valle del Indo , la Acrópolis y el Partenón en la antigua Grecia , los acueductos , la Vía Apia y el Coliseo en el Imperio Romano , Teotihuacán , las ciudades y pirámides de los imperios maya , inca y azteca , y la Gran Muralla China , entre muchos otros, son un testimonio del ingenio y la habilidad de los antiguos ingenieros civiles y militares.

Las seis máquinas simples clásicas eran conocidas en el antiguo Cercano Oriente . La cuña y el plano inclinado (rampa) se conocían desde tiempos prehistóricos . ^[4] La rueda , junto con el mecanismo de rueda y eje , se inventó en Mesopotamia (actual Irak) durante el quinto milenio a. C. ^[5] El mecanismo de palanca apareció por primera vez hace unos 5000 años en el Cercano Oriente , donde se utilizó en una balanza simple , ^[6] y para mover objetos grandes en la tecnología del antiguo Egipto . ^[7] La ​​palanca también se utilizó en el dispositivo de elevación de agua shadoof , la primera máquina de grúa , que apareció en Mesopotamia alrededor del 3000 a. C., ^[6] y luego en la tecnología del antiguo Egipto alrededor del 2000 a. C. ^[8] La evidencia más temprana de poleas se remonta a Mesopotamia a principios del segundo milenio a. C., ^[9] y al antiguo Egipto durante la Duodécima Dinastía (1991-1802 a. C.). ^[10] El tornillo , la última de las máquinas simples que se inventó, ^[11] apareció por primera vez en Mesopotamia durante el período neoasirio (911-609) a. C. ^[9] Las pirámides egipcias se construyeron utilizando tres de las seis máquinas simples, el plano inclinado, la cuña y la palanca, para crear estructuras como la Gran Pirámide de Giza . ^[12]

El arquitecto más antiguo conocido por su nombre es Imhotep . ^[3] Como uno de los funcionarios del faraón Djoser , probablemente diseñó y supervisó la construcción de la pirámide de Djoser (una pirámide escalonada ) en Saqqara , Egipto , alrededor de 2630-2611 a . C. ^[13] También puede haber sido responsable del primer uso conocido de columnas en arquitectura . ^[14]

En Kush se desarrolló el Sakia durante el siglo IV a. C., que dependía de la fuerza animal en lugar de la energía humana. ^[15] En Kush se desarrollaron embalses en forma de hafirs para impulsar la irrigación. ^[16] Se emplearon zapadores para construir calzadas durante las campañas militares. ^[17] Los antepasados ​​kushitas construyeron speos entre 3700 y 3250 a. C. ^[18] También se crearon hornos de convección y altos hornos durante el período meroítico . ^{[19] [20] [21] [22]}

Las primeras máquinas prácticas impulsadas por agua , la rueda hidráulica y el molino de agua , aparecieron por primera vez en el Imperio persa , en lo que hoy son Irak e Irán, a principios del siglo IV a. C. ^[23]

La antigua Grecia desarrolló máquinas tanto en el ámbito civil como militar. El mecanismo de Antikythera , un modelo temprano conocido de una computadora analógica mecánica , y las invenciones mecánicas de Arquímedes , son ejemplos de ingeniería mecánica griega. Algunas de las invenciones de Arquímedes, así como el mecanismo de Antikythera, requerían un conocimiento sofisticado de engranajes diferenciales o engranajes epicicloidales , dos principios clave en la teoría de máquinas que ayudaron a diseñar los trenes de engranajes de la revolución industrial y que todavía se usan ampliamente hoy en día en diversos campos como la robótica y la ingeniería automotriz . ^[24]

Los ejércitos chino y romano empleaban máquinas militares complejas, entre ellas la balista y la catapulta . En la Edad Media se desarrolló el trabuquete . En el año 132 d. C., el erudito Zhang Heng inventó el sismoscopio para detectar terremotos, que no se inventó en ningún otro lugar del mundo hasta 1100 años después. ^[25]

Xinlun de Huan Tan es el texto más antiguo que describe el dispositivo de martillo hidráulico (es decir, una rueda hidráulica) que se utilizaba para machacar y descortezar el grano. ^[26]

Los bizantinos tradujeron y preservaron innumerables manuscritos griegos y también hicieron contribuciones a la ingeniería en el mundo medieval temprano. Antemio de Tralles e Isidoro de Mileto fueron responsables de la arquitectura de la iglesia de Santa Sofía en 532-537 d. C. ^[27]

El fuego griego , inventado por Calínico de Heliópolis, era un arma utilizada por los bizantinos. Estaba compuesto por sustancias inflamables como petróleo, nafta, cal viva, azufre, resina y nitrato de potasio. ^[28]

La Edad de Oro islámica fue testigo de avances en el conocimiento de la ingeniería, después de traducir las obras de eruditos griegos, persas, romanos e indios.

Las primeras máquinas prácticas impulsadas por el viento , el molino de viento y la bomba de viento , aparecieron por primera vez en el mundo musulmán durante la Edad de Oro islámica , en lo que ahora son Irán, Afganistán y Pakistán, en el siglo IX d. C. ^{[29] [30] [31] [32]} La primera máquina práctica impulsada por vapor fue una turbina de vapor , descrita en 1551 por Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf en el Egipto otomano . ^{[33] [34]}

La desmotadora de algodón se inventó en la India en el siglo VI d. C. ^[35] y la rueca se inventó en el mundo islámico a principios del siglo XI, ^[36] ambas fueron fundamentales para el crecimiento de la industria del algodón . La rueca también fue precursora de la máquina de hilar Jenny , que fue un desarrollo clave durante la Revolución Industrial temprana en el siglo XVIII. ^[37]

Después de traducir las obras de Herón de Alejandría , por Qusta ibn Luqa , se desarrollaron las primeras máquinas programables en el mundo musulmán. Un secuenciador musical , un instrumento musical programable , fue el primer tipo de máquina programable. El primer secuenciador musical fue un flautista automatizado inventado por los hermanos Banu Musa , descrito en su Libro de ingeniosos dispositivos , en el siglo IX. ^{[38] [39]} En 1206, Al-Jazari inventó autómatas / robots programables . Describió cuatro músicos autómatas , incluidos bateristas operados por una caja de ritmos programable , donde se les podía hacer tocar diferentes ritmos y diferentes patrones de batería. ^[40] El reloj del castillo , un reloj astronómico mecánico propulsado por energía hidroeléctrica inventado por Al-Jazari, fue la primera computadora analógica programable . ^{[41] [42] [43]}

Al-Jazari construyó cinco máquinas para bombear agua para los reyes de la dinastía turca Artuqid y sus palacios . Además de más de 50 ingeniosos dispositivos mecánicos, Al-Jazari también desarrolló e innovó en engranajes segmentados, controles mecánicos, mecanismos de escape , relojes, robótica y protocolos para métodos de diseño y fabricación.

La primera máquina de vapor en pleno funcionamiento fue construida en 1716 por el herrero Thomas Newcomen . ^[44] El desarrollo de este dispositivo dio lugar a la Revolución Industrial en las décadas siguientes, permitiendo los inicios de la producción en masa .

Con el auge de la ingeniería como profesión en el siglo XVIII, el término se aplicó de forma más restringida a los campos en los que se aplicaban las matemáticas y la ciencia a esos fines. De manera similar, además de la ingeniería militar y civil, los campos entonces conocidos como artes mecánicas se incorporaron a la ingeniería.

Las siguientes imágenes son muestras de una baraja de cartas que ilustran instrumentos de ingeniería en Inglaterra en 1702. Ilustran una variedad de especializaciones de ingeniería, que eventualmente se conocerían como ingeniería civil , ingeniería mecánica , geodesia y geomática , etc.

Cada tarjeta incluye una leyenda que explica el propósito del instrumento:

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  Cuatro de corazones: Cuadrante del mar
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  Nueve de diamantes: Dyals (diales)
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  Seis de diamantes: Circunferencia
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  Ocho de diamantes: la brújula
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  Rey de espadas: Esferas
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  Sota de corazones: Rueda de reconocimiento y cadenas
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  Sota de espadas: Leavell
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  Uno de diamantes: Instrumentos matemáticos
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  Reina de diamantes: Proyecciones de la esfera
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  Reina de espadas: Cuadrante astronómico
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  Tres de diamantes: Gauger (calibres)
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  Dos de tréboles: Teodolito y semicírculo

Las invenciones de Thomas Savery y del ingeniero escocés James Watt dieron origen a la ingeniería mecánica moderna . El desarrollo de máquinas especializadas y sus herramientas de mantenimiento durante la revolución industrial condujo al rápido crecimiento de la ingeniería mecánica tanto en su lugar de nacimiento, Gran Bretaña , como en el extranjero. ^[3]

La disciplina de la ingeniería eléctrica fue moldeada por los experimentos de Alessandro Volta en el siglo XIX, los experimentos de Michael Faraday , Georg Ohm y otros y la invención del motor eléctrico en 1872. La ingeniería eléctrica se convirtió en una profesión a finales del siglo XIX. Los profesionales habían creado una red telegráfica eléctrica global y las primeras instituciones de ingeniería eléctrica que apoyaron la nueva disciplina se fundaron en el Reino Unido y los EE. UU. Aunque es imposible señalar con precisión al primer ingeniero eléctrico, Francis Ronalds se encuentra por delante en el campo, ya que creó el primer sistema de telégrafo eléctrico funcional en 1816 y documentó su visión de cómo la electricidad podría transformar el mundo. ^{[45] [46]}

El trabajo de James Maxwell y Heinrich Hertz a finales del siglo XIX dio origen al campo de la electrónica . Las invenciones posteriores del tubo de vacío y del transistor aceleraron aún más el desarrollo de la electrónica hasta tal punto que actualmente los ingenieros eléctricos y electrónicos superan en número a sus colegas de cualquier otra especialidad de ingeniería. ^[3]

La ingeniería química , al igual que su contraparte, la ingeniería mecánica, se desarrolló en el siglo XIX durante la Revolución Industrial . ^[3] La fabricación a escala industrial exigía nuevos materiales y nuevos procesos y en 1880 la necesidad de producción a gran escala de productos químicos era tal que se creó una nueva industria, dedicada al desarrollo y fabricación a gran escala de productos químicos en nuevas plantas industriales. ^[3] El papel del ingeniero químico era el diseño de estas plantas y procesos químicos. ^[3]

La ingeniería aeronáutica se ocupa del diseño de aeronaves , mientras que la ingeniería aeroespacial es un término más moderno que amplía el alcance de la disciplina al incluir el diseño de naves espaciales . ^[47] Sus orígenes se remontan a los pioneros de la aviación a principios del siglo XX, aunque recientemente se ha datado el trabajo de Sir George Cayley en la última década del siglo XVIII. El conocimiento temprano de la ingeniería aeronáutica era en gran medida empírico con algunos conceptos y habilidades importados de otras ramas de la ingeniería. ^[48] Solo una década después de los exitosos vuelos de los hermanos Wright , la década de 1920 vio un amplio desarrollo de la ingeniería aeronáutica a través del desarrollo de aviones militares de la Primera Guerra Mundial . Mientras tanto, la investigación para proporcionar ciencia de base fundamental continuó combinando la física teórica con experimentos.

El primer doctorado en ingeniería (técnicamente, ciencia aplicada e ingeniería ) otorgado en los Estados Unidos fue para Willard Gibbs en la Universidad de Yale en 1863; también fue el segundo doctorado otorgado en ciencias en los EE. UU. ^[49]

En 1990, con el auge de la tecnología informática , el ingeniero informático Alan Emtage construyó el primer motor de búsqueda .

• Cronología de inventos históricos
• Historia de las mujeres en la ingeniería
• Historia de la ingeniería química
• Historia de la ingeniería eléctrica
• Historia de la ingeniería estructural

• Bix, Amy Sue . ¡Las chicas se acercan a la tecnología!: Una historia de la educación en ingeniería para mujeres en Estados Unidos (MIT Press, 2014)
• Hill, Donald. Una historia de la ingeniería en la época clásica y medieval (Routledge, 2013), sobre griegos, romanos, bizantinos y árabes
• Landels, John G. Ingeniería en el mundo antiguo (University of California Press, 2000, ed. rev.) ISBN 978-0-520-22782-8 
• Lawton, Brian, ed. La historia temprana de la ingeniería mecánica - Vol. 1 (2004) en línea; vol. 2 (2004) en línea
• Rae, John y Rudi Volti. El ingeniero en la historia (2001) en línea
• Rhodes, Edward, ed. Ingeniería estadounidense: el ascenso de la clase profesional estadounidense, 1838-1920 (Washington: Westphalia Press, 2014) 142 pp.
• Smith, Edgar C. Breve historia de la ingeniería naval y marina (Cambridge University Press, 2013)
• Usher, Abbott Payson. Una historia de la invención mecánica (2.ª ed., 1954), 450 pp. Reseña en línea

• Historia de la ingeniería en la Universidad de Minnesota